Lần đầu tiên các nhà khoa học nghe thấy hai nguyên tử 'nói chuyện' với nhau
Một nhóm các nhà vật lý ở Hà Lan và Đức gần đây đã đặt một loạt các nguyên tử titan dưới kính hiển vi và phát hiện các nguyên tử đó tương tác liên tục với nhau
Các nhà khoa học lần đầu tiên thấy 2 nguyên tử nói chuyện với nhau (Ảnh: Gizmodo)
Một nhóm các nhà vật lý ở Hà Lan và Đức gần đây đã đặt một loạt các nguyên tử titan dưới kính hiển vi và phát hiện các nguyên tử đó tương tác liên tục với nhau thông qua các hướng quay của chúng. Trong lần thử nghiệm hiếm hoi, các nhà nghiên cứu đã có thể tìm thấy một cặp nguyên tử duy nhất, chạm vào một cặp nguyên tử bằng một dòng điện để đảo chiều quay của nó. Sau đó, họ đã đo lại phản ứng của đối tác của nó.
Khi hai nguyên tử quay phụ thuộc lẫn nhau, chúng được coi là rối lượng tử. Điều đó có nghĩa là hành vi của một nguyên tử có tác động trực tiếp đến nguyên tử kia, và lý thuyết nói rằng điều này sẽ vẫn đúng ngay cả khi chúng cách nhau một khoảng cách rất xa. Trong trường hợp này, các nguyên tử titan cách nhau hơn một nanomet (1/triệu milimet), đủ gần để hai hạt tương tác với nhau nhưng đủ xa để các thiết bị của nhóm có thể phát hiện ra sự tương tác.
Nhà vật lý lượng tử Sander Otte, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: "Phát hiện chính của nghiên cứu này là chúng tôi có thể theo dõi cách nguyên tử quay theo thời gian do tương tác chung giữa chúng.". Theo Otte, trước đây các nhà nghiên cứu đã có thể đo được sức mạnh trong khả năng quay của các nguyên tử khác nhau và tác động của sức mạnh đó lên mức năng lượng của nguyên tử. Nhưng thí nghiệm ngày là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu có thể theo dõi tương tác đó theo thời gian."
Kính hiển vi được sử dụng trong thí nghiệm gần đây của nhóm (Ảnh: Gizmodo)
Các nhà nghiên cứu chọn nguyên tử titan vì chúng có ít chiều quay nhất có thể - chỉ có thể quay lên hoặc xuống. Các nguyên tử titan cũng có thể được giữ lại trên một bề mặt oxit Magie để các nhà nghiên cứu có thể quan sát chúng dưới ống kính hiển vi quét hầm lượng tử. Để đảo chiều quay của một nguyên tử trong cặp này, một xung điện sẽ được đặt vào nó và ngay lập tức, một phản ứng tương tự cũng xuất hiện trên nguyên tử còn lại. Điều này giống như khi bạn gõ vào cánh cửa, sẽ có một người ở bên trong hỏi: "Ai gọi đó?" - hay nói cách khác, nó giống như các nguyên tử có thể nói chuyện với nhau. Toàn bộ quá trình này diễn ra trong khoảng 15 nano giây, hay 15 phần tỷ của giây.
Theo Otte, điều kỳ diệu thực sự của nghiên cứu này vẫn chưa tới. Cho dù thí nghiệm này phát hiện được sự vướng víu về chiều quay giữa hai nguyên tử, mọi thứ sẽ trở nên ngày càng phức tạp hơn mỗi khi một nguyên tử được thêm vào phương trình.
"Nếu chúng tôi tăng lên 20 nguyên tử quay, laptop của chúng tôi sẽ không thể tính toán chuyện gì đã xảy ra được nữa. Còn với 50 nguyên tử quay, ngay cả siêu máy tính tốt nhất trên thế giới cũng phải bó tay. Nếu chúng ta muốn hiểu một cách chính xác về việc cách thứ hoạt động phức tạp của các vật liệu cụ thể xuất hiện thế nào, chúng ta cần xây dựng nên các vật liệu đó từ đầu xem các định luật vật lý hoạt động như thế nào khi tăng từ 10 nguyên tử lên 100 hoặc 1.000".
