Công nghệ mới của NASA sẽ giúp các nhà khoa học quan sát kĩ hơn các hiện tượng do đám mây nguyên tử gây ra và giải mã nhiều bí ẩn liên quan khác.

Trong công cuộc tạo ra mức nhiệt độ ngày càng lạnh hơn, NASA đang gửi một thiết bị đến Trạm vũ trụ quốc tế ISS với hy vọng sẽ tạo ra một điểm lạnh cao hơn 10 tỷ lần so với khoảng không vũ trụ.

Thiết bị này có tên gọi Cold Atom Laboratory, có kích thước tương đương một chiếc thùng đá. Bộ dụng cụ này được phóng lên bằng tên lửa Cygnus của Orbital ATK và nó sẽ giúp các nhà khoa học quan sát các đặc tính lượng tử kỳ lạ của các nguyên tử cực lạnh.

Cold Atom Laboratory là một sự kết hợp của laser và nam châm sẽ được sử dụng để làm lạnh và giảm tốc độ một đám mây nguyên tử xuống chỉ còn xấp xỉ độ không tuyệt đối, còn được gọi là độ 0 Kelvin (-273,15oC)

Cold Atom Laboratory sẽ sử dụng tia laser và nam châm để hạ nhiệt độ của nguyên tử xuống mức xấp xỉ độ không tuyệt đối. (Ảnh: Kul News)
 

Không tuyệt đối là nhiệt độ lạnh nhất trong vũ trụ và không thể đạt được bởi vì tại thời điểm đó, các nguyên tử sẽ ngừng di chuyển.

Nhưng Phòng thí nghiệm Cold Atom (CAL) có thể làm lạnh các đám mây nguyên tử xuống nhiệt độ chỉ bằng 1/10 tỉ độ trên mức không tuyệt đối, khiến chúng di chuyển rất chậm, từ đó có thể theo dõi được hiện tượng lượng tử vi mô.

Những đám mây này được gọi là ngưng tụ Bose-Einstein. Chúng có thể được tạo ra trên Trái Đất nhưng vì lực hấp dẫn sẽ kéo chúng xuống rất nhanh nên chúng ta chỉ có thể quan sát được hiện tượng này trong một phần nhỏ của giây. Môi trường không có trọng lực trên tàu ISS sẽ khắc phục vấn đề quan trọng này, cho phép các nhà khoa học trên Trái Đất vận hành thiết bị từ xa để quan sát các nguyên tử trong tối đa 10 giây.

Đây sẽ là khoảng thời gian lâu nhất chúng ta từng có thể quan sát các chất ngưng tụ Bose-Einstein bằng một biên độ rộng. Điều này có một số lợi ích khoa học bởi vì ngưng tụ Bose-Einstein là một loại chất siêu lỏng có độ nhớt bằng không, nó sẽ giúp chúng ta khám phá thêm được nhiều điều.

Một con chip có kích cỡ siêu nhỏ dùng để ngưng đọng những phân tử trong CAL, tạo ra mức nhiệt độ thấp nhất vũ trụ. (Ảnh: HiComm)

Anita Sengupta, người quản lý dự án CAL cho biết:

“Nếu bạn cho thứ nước siêu lỏng này vào một cái ly và xoay nó, nó sẽ quay mãi mãi. Không có độ nhớt để làm chậm nó lại và làm tiêu bớt động năng. Nếu chúng ta có thể hiểu rõ hơn về nguyên lý của chất siêu lỏng, chúng ta có thể học cách sử dụng chúng để giải quyết các bài toán về năng lượng một cách hiệu quả hơn.”

Nó cũng có thể giúp nâng cao tính siêu dẫn và hỗ trợ các thiết bị như các thiết bị can thiệp lượng tử siêu dẫn, máy tính lượng tử và các đồng hồ nguyên tử được làm mát bằng laser. Nó có thể cho phép quan sát các hiện tượng lượng tử chưa từng được thấy từ trước tới nay.

Cụ thể, chúng có thể giúp nâng cao tính siêu dẫn và một số thiết bị như máy tính lượng tử, đồng hồ nguyên tử laser lạnh và thiết bị giao thoa kế lượng tử siêu dẫn.

Thậm chí nó có thể giúp chúng ta phát hiện và hiểu được năng lượng tối – một nguồn năng lượng không xác định đẩy nhanh sự giãn nở của vũ trụ. 

Công nghệ mới của NASA có thể giúp tạo ra nguyên tử ngưng tụ Bose-Einstein trên ISS. (Ảnh: Spektrum der Wissenschaft)

Robert Thompson, nhà khoa học thuộc dự án CAL cho biết thêm:

“Nghiên cứu những nguyên tử siêu lạnh này có thể định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về vật chất và bản chất cơ bản của lực hấp dẫn. Những thí nghiệm mà chúng tôi sẽ làm với Lab Cold Lab sẽ cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về lực hấp dẫn và năng lượng tối – những năng lượng phổ biến nhất trong vũ trụ.”

Cold Atom Laboratory không phải là thiết bị khoa học duy nhất được mang lên ISS trên Cygnus. Tên lửa này cũng sẽ mang theo một kính lục phân cầm tay để kiểm tra sự chuyển hướng sao khẩn cấp và công nghệ giải trình tự sinh học để phân tích các vi khuẩn được tìm thấy trên tàu ISS.

Nhật Quang

Từ Khóa: