Buzz
Một lần nữa, thành công đã đến với họ nhờ vào sự may mắn.
Gần 60 năm trước, nhà vật lý học từng đoạt giải Nobel, Nicolaas Bloembergen, đã dự đoán sự tồn tại của hiện tượng cộng hưởng điện hạt nhân. Nhưng cũng như nhiều nhà khoa học khác, ông đã đi trước thời đại và nhận thức của khoa học phải chạy 58 năm mới đuổi kịp.
Bằng chứng về sự tồn tại của cộng hưởng điện hạt nhân vừa mới được phát hiện tại phòng thí nghiệm thuộc Đại học New South Wales (UNSW), Úc; không chỉ là một phát hiện ngẫu nhiên, mà nó còn tới từ thiết bị nghiên cứu khoa học bị hỏng. Điều này cho phép các nhà khoa học điều khiển hạt nhân ở mức độ chưa từng có trước đây, và có thể tăng tốc phát triển ngành máy tính lượng tử.
Ý tưởng đằng sau phát hiện này là điều khiển trạng thái xoay của hạt bằng điện thay vì từ trường. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể tinh chỉnh hạt nhân dễ dàng và chính xác hơn, từ đó nhiều ngành khác có thể đạt được đột phá, không chỉ riêng máy tính lượng tử.
“Khám phá mới này cũng mang ý nghĩa là chúng ta có thể xây dựng máy tính lượng tử chỉ bằng việc sử dụng trạng thái xoay của một nguyên tử mà không cần đến một từ trường dao động”, nhà vật lý lượng tử Andrea Morello nhận định.
“Bên cạnh đó, chúng ta có thể sử dụng những hạt nhân này như cảm biến chính xác cho điện trường và từ trường, hoặc để giải thích những vấn đề cơ bản của khoa học lượng tử”.
Trong một số trường hợp, cộng hưởng điện hạt nhân cũng có thể thay thế cho cộng hưởng từ hạt nhân - khái niệm đã xuất hiện trong nhiều lĩnh vực như công nghệ quét toàn bộ cơ thể bằng tia, hoá chất hóa học, vv...
Trước đây, cộng hưởng từ hạt nhân yêu cầu một nguồn điện lớn và không gian rộng. Bạn có thể so sánh với máy cộng hưởng từ đa chức năng - fMRI. Hơn nữa, cộng hưởng từ cũng không phải là công nghệ có độ chính xác cao: nếu bạn muốn điều khiển hạt nhân nguyên tử đơn lẻ - như trong máy tính lượng tử hoặc cảm biến hiển vi - thì cộng hưởng từ không mang lại hiệu quả cao.
“Tạo ra cộng hưởng từ giống như việc di chuyển một viên bi trên bàn bi-a bằng cách rung lắc cả cái bàn vậy”, giáo sư Morello so sánh. “Bi vẫn lăn, nhưng các viên bi khác trên bàn cũng bị ảnh hưởng”.
“Điểm đặc biệt của cộng hưởng điện là chúng tôi đã tạo ra một cách để điều khiển hạt nhân, giống như cách chúng ta chọc bi và đưa nó vào đúng vị trí”.
Thứ tự từ trái sang phải: giáo sư Andrea Morello, tiến sĩ Vincent Mourik và tiến sĩ Serwan Asaad
Trong quá trình thử nghiệm cộng hưởng từ hạt nhân, các nhà nghiên cứu tại UNSW đã giải mã được bí ẩn từ năm 1961, mà công lớn thuộc về cái ăng-ten bị hỏng. Sau khi vò đầu bứt tai một hồi lâu, các nhà khoa học mới phát hiện: thiết bị của họ bị lỗi, và kết quả thu được là cộng hưởng điện hạt nhân.
Bằng việc mô phỏng lại quá trình thử nghiệm trên máy tính, đội ngũ đã quan sát được cách điện trường ảnh hưởng tới hạt nhân ở mức nguyên tử, gây ra sự biến đổi và tự sắp xếp lại các liên kết nguyên tử xung quanh hạt nhân.
Giờ họ đã biết rằng cộng hưởng điện hạt nhân tồn tại, họ sẽ tìm cách áp dụng chúng vào thực tế. Danh sách các đột phá khoa học 'tình cờ' được mở rộng thêm.
“Dấu mốc này sẽ mở ra một loạt khám phá và ứng dụng mới”, giáo sư Morello nhận định. “Hệ thống chúng tôi đã phát triển đủ phức tạp để nghiên cứu thực tế từ góc nhìn lượng tử”.
“Chúng tôi còn có thể sử dụng hệ thống hiện tại để sản xuất cảm biến từ trường với độ nhạy vượt trội”.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature.
Tham khảo trên ScienceAlert
