Làm thế nào tàng hình trong từ trường?

Các nhà nghiên cứu ở châu Âu vừa xây dựng một áo tàng hình từ tính mà trên lí thuyết là có khả năng chế tạo thành công. Theo các nhà nghiên cứu, một vật thể được che đậy bởi chiếc áo tàng hình mới trên là không thể phát hiện ra trên phương diện từ, còn bản thân cái áo tàng hình được làm từ những vật liệu có sẵn trong các phòng thí nghiệm vật lí trên khắp thế giới. Điều này có nghĩa là, trên nguyên tắc, chiếc áo tàng hình đầu tiên trên sẽ có khả năng chế tạo được.

Áo tàng hình và lá chắn

Hồi năm 2011, Alvaro Sanchez và các đồng sự tại trường Đại học Autònoma de Barcelona, Tây Ban Nha, đã phát triển một lí thuyết cho một loại áo tàng hình từ tính mà họ gọi là “phản nam châm” sẽ có hai tính chất quan trọng. Một là mọi từ trường sinh ra bên trong chiếc áo tàng hình sẽ không rò rỉ ra bên ngoài vùng tàng hình và tính chất kia là chiếc áo cùng với vùng tàng hình sẽ không thể phát hiện ra bởi một từ trường ngoài; nghĩa là từ trường sẽ không bị chiếc áo tàng hình làm cho biến dạng. Nay Sanchez cùng với Fedor Gömöry và các đồng nghiệp tại Viện Hàn lâm Khoa học Slovak vừa thiết kế và chứng minh một phiên bản cải tiến của chiếc áo tàng hình đã đề xuất hồi năm ngoái.

Chiếc áo tàng hình mới là một áo tàng hình hai lớp đơn giản cấu tạo gồm hai chất liệu thông dụng – một lớp siêu dẫn bên trong cấu tạo từ một dải băng siêu dẫn nhiệt độ cao và lớp sắt từ bên ngoài gồm vài ba vòng quấn của tấm hợp kim thương mại dày FeNiCr. “Chiếc áp tàng hình chúng tôi đề xuất hồi năm ngoái còn vượt xa cả một áo tàng hình lí tưởng,” Sanchez giải thích. “Nhưng nó có cấu tạo phức tạp với 10 lớp và có những bản siêu dẫn. Chiếc áo tàng hình mới này, trong khi chưa hoàn hảo, có một thiết kế đơn giản hơn nhiều để đạt tới những kết quả giống như vậy, bằng cách sử dụng một từ trường tĩnh đều.” Ông cho biết thêm rằng có thể nói chiếc áo tàng hình đầu tiên trên là một chiếc áo tàng hình chính xác có khả năng triển khai trên thực tế.

 

Ảnh minh họa nguyên lí hoạt động của áo tàng hình từ tính.

Ảnh minh họa nguyên lí hoạt động của áo tàng hình từ tính. Lớp sắt từ hút lấy các đường sức từ (trái), lớp siêu dẫn đẩy các đường sức từ ra xa (giữa), và chiếc áo tàng hình hai lớp siêu dẫn-sắt từ không hề làm biến dạng từ trường (phải). Kết quả là một vật ở bên trong áo tàng hình là vô hình trước sự phát hiện từ tính. (Ảnh: J Prat-Camps, C Navau, A Sanchez)

Lớp siêu dẫn sẽ đẩy từ trường ra, còn lớp sắt từ sẽ hút lấy các đường sức từ; cho nên cả hai lớp độc lập nhau làm biến dạng từ trường. Chiếc áo tàng hình trên là sự kết hợp chính xác của hai lớp, xác định bởi một bán kính nhất định, chúng điều chỉnh độ từ thẩm (μ) sao cho từ trường ngoài không bị biến dạng chút nào hết. Bán kính này được tính ra từ các phương trình Maxwell. “Khá bất ngờ là gần 160 năm sau khi các phương trình Maxwell lần đầu tiên được phát triển, chúng ta vẫn đang đi tìm những nghiệm mới chỉ dựa trên việc tìm lời giải cho chúng!”, Sanchez nói.

Vấn đề hoàn thiện

Sanchez cho biết toàn đội khoa học của ông hết sức hào hứng trước nghiên cứu ban đầu về việc xây dựng những chiếc áo tàng hình, sử dụng cơ sở quang học biến đổi tọa độ thực hiện bởi John Pendry cùng các đồng sự tại trường Imperial College London kể từ năm 2006. “Nói chung, có hai cách thu được áo tàng hình – hoặc sử dụng cơ sở quang học biến đổi tọa độ hoặc sử dụng cơ sở plasmon học. Trở ngại đối với cách thứ nhất là ở chỗ, trong khi trên lí thuyết nó là chiếc áo tàng hình hoàn hảo, người ta gần như không thể tạo ra nó trên phương diện vật chất. Còn với cơ sở plasmon học, trong khi các chất liệu là có sẵn, nhưng bạn có một hiệu ứng tán xạ hoặc hiệu ứng màn chắn hết sức nhỏ, chứ chưa hẳn là một áo tàng hình hoàn toàn. Đây là lần đầu tiên bạn thu được cả hai bằng cách sử dụng những chất liệu có giá trị thương mại,” Sanchez nói.

Sanchez trình bày rằng ưu điểm trong việc phát triển áo tàng hình đối với một từ trường tĩnh là ở chỗ, đối với một trường như thế, các hiệu ứng từ và hiệu ứng điện tách rời nhau ra và các nhà nghiên cứu chỉ phải xét riêng độ từ thẩm. Đội khoa học đã kiểm tra chiếc áo tàng hình của họ, sử dụng một trường tĩnh 40 môi trường – trường này lớn hơn từ trường của Trái đất. Hiện nay, đội nghiên cứu đã xây dựng trên một cỡ nhỏ nhưng hợp lí 12,5 × 12 mm. Sanchez giải thích rằng một ưu điểm nữa là, đối với một từ trường tĩnh, chiếc áo tàng hình có thể hoạt động trên mọi cỡ chiều dài – từ micron đến hàng mét – vì không có ngưỡng nội nào hết, không giống như những áo tàng hình khác hoạt động ở những bước sóng cố định.

Do chiếc áo tàng hình trên có khả năng chạy dưới những từ trường tương đối mạnh và nhiệt độ nitrogen lỏng tương đối ấm, và nó được tạo ra từ những chất liệu có sẵn trên thị trường, nên nó đã sẵn sàng bước chân vào ứng dụng thực tees. Đội nghiên cứu còn đang khảo sát những phương pháp khác nhằm thao tác và điều khiển từ trường thành những “hình dạng” khác nhau, vì những mục đích khác nữa ngoài tàng hình ra, trong những tháng sắp tới.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science 335 1466.

123physics – thuvienvatly.com
Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com