Ngưng tụ Bose-Einstein đầu tiên của nguyên tố erbium

Đội nghiên cứu của Francesca Ferlaino tại trường Đại học Innsbruck là nhóm đầu tiên tạo ra thành công một ngưng tụ của nguyên tố lạ erbium. Các nhà vật lí thực nghiệm Innsbruck hiện đang giữ kỉ lục thế giới trong việc thu được những ngưng tụ Bose-Einstein đầu tiên của những nguyên tố hóa học khác nhau.

 

Francesca Ferlaino trong phòng thí nghiệm

Francesca Ferlaino trong phòng thí nghiệm

Các chất khí lượng tử cực lạnh có những tính chất ngoại hạng và mang lại một hệ lí tưởng để nghiên cứu những hiện tượng vật lí cơ bản. Với việc chọn erbium, đội nghiên cứu đứng đầu là Francesca Ferlaino thuộc Viện Vật lí Thực nghiệm, Đại học Innsbruck, đã chọn một nguyên tố rất lạ, đó là vì những tính chất đặc biệt của nó mang lại những khả năng mới và hấp dẫn để nghiên cứu những câu hỏi cơ bản trong lĩnh vực vật lí lượng tử.

“Erbium tương đối nặng và có từ tính mạnh. Những tính chất này dẫn tới một hành trạng lưỡng cực cực độ của các hệ lượng tử,” Ferlaino cho biết.

Cùng với nhóm nghiên cứu của mình, bà đã tìm ra một phương pháp đơn giản đến bất ngờ để làm lạnh nguyên tố phức tạp này bằng phương tiện laser và kĩ thuật làm lạnh bay hơi. Ở những nhiệt độ gần độ không tuyệt đối, một đám mây gồm khoảng 70.000 nguyên tử erbium tạo ra một ngưng tụ Bose-Einstein từ tính. Trong một ngưng tụ, các hạt mất đi tính chất cá lẻ của chúng và đồng bộ hóa hành trạng của chúng. “Những thí nghiệm với erbium cho phép chúng tôi thu được kiến thức sâu sắc mới về những quá trình tương tác phức tạp của những hệ tương quan mạnh và, đặc biệt, chúng mang lại những điểm xuất phát mới để nghiên cứu từ tính lượng tử với những nguyên tử lạnh,” Francesca Ferlaino nói.

Nhà khoa học trẻ này đã giành giải thưởng START của Áo hồi năm 2009 và bà còn nhận tài trợ Starting Grant của Ủy ban Nghiên cứu châu Âu vào năm 2010. “Với việc thu được ngưng tụ Bose-Einstein vừa đúng một năm sau khi bắt tay vào nghiên cứu, chúng tôi đã đạt tới một trong những mục tiêu quan trọng nhất của dự án,” Francesca Ferlaino phát biểu một cách tự hào. “Điều này cho thấy tầm quan trọng của những khoản tài trợ dành cho các nhà khoa học trẻ và sự ủng hộ từ phía trường Đại học Innsbruck và Viện Vật lí Thực nghiệm dành cho tôi và đội của mình.” Nhà khoa học giành giải Nobel Eric Cornell đã hoan nghênh các nhà nghiên cứu Innsbruck: “Những bạn trẻ mới đáng yêu làm sao. Cha mẹ của họ hẳn là rất tự hào!”

Cesium, strontium và erbium là ba nguyên tố hóa học mà các nhà vật lí ở Innsbruck đã cho ngưng tụ thành công trong vài năm trở lại đây. Một đột phá quan trọng đã được thực hiện bởi Rudolf Grimm và nhóm nghiên cứu của ông hồi năm 2002 khi họ thu được sự ngưng tụ của cesium, dẫn tới vô số những kết quả khoa học trong những năm sau đó. Một nhân vật nhận tài trợ START khác, Florian Schreck, một thành viên thuộc nhóm nghiên cứu của Rudolf Grimm, là người đầu tiên hiện thực hóa một ngưng tụ của strontium hồi năm 2009. Và nay Francesca Ferlaino lập tiếp kì công này với nguyên tố erbium.

Cho đến nay, trên khắp thế giới có tổng cộng 13 nguyên tố đã được làm cho ngưng tụ. Mười trong số những ngưng tụ này đã được tạo ra bởi mười nhóm nghiên cứu quốc tế khác nhau. Vào năm 2001, Eric Cornell, Wolfgang Ketterle và Carl Wieman đã giành Giải Nobel Vật lí cho việc tạo ra ngưng tụ Bose-Enstein đầu tiên. Ngưng tụ mới của erbium, lần đầu tiên được tạo ra ở Innsbruck, là một hệ mẫu tuyệt vời để bắt chước những hiệu ứng phát sinh từ sự tương tác tầm xa. Loại tương tác này là cơ sở của cơ chế động lực học phức tạp có mặt trong tự nhiên, ví dụ như xảy ra trong các xoáy địa vật lí, trong các chất lỏng sắt từ hay trong protein khi gấp nếp.

Tham khảo: Bose-Einstein Condensation of Erbium. K. Aikawa, A. Frisch, M. Mark, S. Baier, A. Rietzler, R. Grimm, F. Ferlaino. Phys. Rev. Lett. 108, 210401 (2012)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.210401

123physics – thuvienvatly.com
Nguồn: Đại học Innsbruck

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


Tesla vs Edison: những bài học từ cuộc chiến AC/DC
20/08/2018
James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018) Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc
Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

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