Sự thật về trạng thái siêu rắn

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'sự thật về trạng thái siêu rắn', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sự thật về trạng thái siêu rắn

S TH T V TR NG THÁI SIÊU R N Matthew Chalmers Năm 2004, các nhà nghiên c u ã có báo cáo b ng ch ng rõ ràng u tiên v tính siêu ch y helium-4 r n. Tuy nhiên, theo Matthew Chalmers mô t thì nh ng công trình lí thuy t và th c nghi m m i ây ã mang th c tr ng m t “siêu ch t r n” như th vào vòng nghi v n. N u như m t ngành v t lí ư c ánh giá b i s lư ng ngư i t gi i thư ng Nobel ã làm vi c v i nó, thì ngành nghiên c u hi n tư ng siêu ch y ch c ch n là m t trong nh ng ngành thành công b c nh t. Ngành này ã khai sinh ra g n 20 ngư i t gi i Nobel, k t gi i Nobel v t lí năm 1913 trao cho Heike Kamerlingh Onnes, ngư i ã khám phá ra hi n tư ng siêu d n, cho n gi i thư ng năm 2003 cho Alexei Abrikosov, Vitaly Ginzburg và Tony Leggett ghi nh n nh ng óng góp c ah i v i lí thuy t siêu d n và siêu ch y. Nguyên nhân vì sao th t ơn gi n: nh ng hi n tư ng ph n tr c giác này, nh ó mà dư i m t nhi t nh t nh, v t ch t lan ch y không h b c n tr , và hi m có m u hành tr ng cơ lư ng t nào ư c nhìn th y thang vĩ mô. “Có ý ki n trong s các nhà v t lí nghiên c u v t ch t hóa c cho r ng vai trò c a Big Bang i v i vũ tr là vai trò c a các “siêu” tr ng thái i v i v t lí nguyên t ” - l i c a Phillip Anderson, thu c trư ng i h c Princeton Mĩ, ngư i cùng chia gi i thư ng Nobel v t lí năm 1977 cho công trình nghiên c u c a ông v c u trúc i n t c a các v t li u t tính và m t tr t t . “ a s m i ngư i u không bi t li u s hi u bi t d a trên các khái ni m c a chúng ta v th gi i xung quanh mình n t lĩnh v c này, ch ng h n như s phá v i x ng và cơ ch Higgs, là bao nhiêu”. Hi n tư ng siêu ch y ư c phát hi n pha l ng vào năm 1938, khi Pjotr Kapitsa - ngư i nh n gi i Nobel năm 1978 cho nghiên c u ó - nh n th y helium-4 l ng t nhiên x s như th nó có nh t b ng không khi ư c làm l nh dư i nhi t kho ng 2 K. Không h có s c n tr dòng ch y, ch t siêu l ng có th làm nhi u chuy n kì quái như bò lên m t thành bình ch a hay truy n qua nh ng khe nh ch r ng vài nguyên t . Hi n tư ng siêu d n, m t hi n tư ng nhi t th p có k ch b n tương t , trong ó các dòng i n truy n i không có i n tr , là do s siêu ch y c a các electron ghép ôi. Tuy nhiên, năm 2004, Moses Chan thu c trư ng i h c bang Penn Mĩ, và nghiên c u sinh c a ông khi ó là Eun-Seong Kim ã công b b ng ch ng cho tính siêu ch y trong m t khung c nh kém ch c ch n hơn nhi u: m ng nguyên t c a kh i r n helium-4. © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 1/10
M t pha v t ch t “siêu r n” như th có th ch y qua m t ch t r n bình thư ng như th không có nó ó. Gi ng như hi n tư ng siêu ch y trong ch t l ng, hành tr ng kì l này ã ư c tiên oán là m t h qu c a hóa c Bose-Einstein - m t s chuy n pha trong ó t t c các h t trong h rơi vào cùng m t tr ng thái cơ b n và do ó không còn có th xem chúng như nh ng th c th c l p chuy n ng h n lo n. S suy s p lư ng t như th có kh năng là do các nguyên t helium-4 là boson, t c là các h t có xung lư ng góc spin nguyên. T năm 1995, khi các nhà v t lí Mĩ ch t o ư c hóa c Bose-Einstein (BEC) l n u tiên pha khí b ng cách làm l nh các nguyên t boson tính rubi i và natri xu ng n nhi t vài trăm nano Kelvin - nh thành t u ó mà h ã ư c trao gi i Nobel v t lí năm 2001 - nh ng h này ã cung c p m t “phòng thí nghi m” chưa h có ti n l trong l ch s nghiên c u cơ ch gây ra tính siêu ch y. N u như siêu ch t r n th t s t n t i, nó có nghĩa là hóa c Bose-Einstein ã ư c quan sát th y pha r n, cũng như pha l ng và pha khí. Hình 1. Nh ng nghiên c u m i ây cho th y “hi n tư ng siêu r n” helium-4 là k t qu c a tính không hoàn h o trong c u trúc tinh th c a nó, ch chưa h n là m t pha m i c a v t ch t. Ngu n: Photolibrary M c dù m t vài nhóm nghiên c u ã xác nh n thông báo năm 2004 c a Chan, nhưng nh ng thí nghi m g n ây cho th y óng vai trò quan tr ng là s m t tr t t trong tinh th làm gia tăng nghi v n v vi c m t pha siêu r n như th có ư c quan sát th y hay chưa. Hơn n a, các nhà lí thuy t không ng ý hoàn toàn v i cơ ch nào ã chi ph i tính siêu r n. “Tình tr ng th t h t s c u ám”, Chan th a nh n. © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 2/10
Siêu d u v t Kh năng m t ch t siêu r n, trong ó hóa c Bose-Einstein t n t i ng th i v i m ng nguyên t u n c a ch t r n, không có gì m i: nó ã ư c tiên oán l n u tiên b i nhà các lí thuy t ngư i Nga Alexander Andreev và Ilya Liftshitz vào năm 1969. Thay vì các nguyên t c l p ch u s c l i, h xu t r ng tr ng thái siêu r n s xu t hi n t s hóa c c a các l tr ng nguyên t . Trong a s ch t r n, các l tr ng ư c t o ra khi m t nguyên t m t nút m ng nào ó ư c gi i phóng, thư ng là do năng lư ng nhi t. Nhưng trong trư ng h p helim-4, ch t ch hóa c nhi t c c th p và áp su t cao (xem hình 2), các nguyên t liên k t quá y u nên các l tr ng có th t n t i c không tuy t i, do năng lư ng “ i m không” lư ng t . S t n t i kh dĩ c a nh ng l tr ng i m không như v y ã thuy t ph c John Goodkind thu c trư ng i h c California San Diego, lùi l i th p niên 1980, r ng tr ng thái siêu r n r t áng nghiên c u. “S t n t i BEC pha r n cũng quan tr ng như vi c khám phá ra hi n tư ng siêu ch y helium l ng”, ông nói. “Nó là m t tr ng thái m i c a v t ch t hơi khác thư ng”. S d ng siêu âm kh o sát c tính c a helium-4 khi nó ư c làm l nh, Goodkind chú ý t i s tăng t ng t v v n t c và s tiêu tan sóng âm g n 200 mK, mà ông gi i thích là do s chuy n pha nhi t ng l c h c - có kh năng là m t BEC. Th t áng ti c là vào lúc ó ngu n tài tr cho Goodkind ã c n, nhưng k t qu b t thư ng c a ông ã gây ư c s chú ý c a Kim và Chan. Hình 2. Helium-4 là ng v ph bi n hơn trong s hai ng v c a helium, còn ng v kia là helium-3. áp su t và nhi t bình thư ng, helium t n t i tr ng thái khí, ch y u dùng cho các khinh khí c u do t tr ng nh c a nó. Khi ư c làm l nh xu ng g n không tuy t i, helium tr thành ch t l ng và nhi t 2,17 K, nó chuy n thành ch t siêu l ng ch y không có nh t (do nh ng quy lu t cơ b n c a cơ h c lư ng t , các nguyên t helium-3, là fermion ch không ph i © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 3/10
boson gi ng như helium-4, tr thành ch t siêu l ng nhi t th p hơn nhi u, 0,0025K, m t khi chúng ã ghép ôi t o nên boson). Không gi ng như nh ng nguyên t khác, helium không ông c không tuy t i, mà ch ông c dư i tác d ng c a áp su t. ã ư c tiên oán t vài th p k trư c, nh ng thí nghi m g n ây cho th y helium-4 b nén có th rơi vào m t tr ng thái m i c a v t ch t g i là siêu r n dư i nhi t kho ng 200 mK. ư c kích thích b i vi n c nh quan sát m t hi n tư ng m i s ưa tài th c nghi m khéo léo c a h i n gi i h n, Kim và Chan ã t ra nhi m v tìm ki m tr ng thái siêu r n vào năm 1999. H s d ng m t máy dao ng xo n, g m m t t bào hình tr ch a y helium áp su t cao bao quanh trong m t ĩa th y tinh Vycor t ong. T bào ó, có th treo lên b ng m t cái c n, khi ó có th quay t i trư c và sau. B ng cách ghi nh n chu kì dao ng trong khi t bào ư c làm l nh xu ng g n không tuy t i, các nhà nghiên c u có th tìm th y d u v t c a quán tính quay phi c i n - s gi m t ng t chu kì dao ng c a t bào s ánh d u s b t u m nh m c a hi n tư ng siêu ch y helium-4 r n bên trong nó. Khi v t m u t t i nhi t 175 mK, ây chính xác là cái mà h quan sát ư c (xem hình 3). “ m t nhi t th p, helium-4 r n không x s như m t ch t r n”, Chan nói. “Tôi không còn m n i s lư ng thí nghi m i u khi n mà chúng tôi ã th c hi n v i các t bào khác nhau thuy t ph c chính chúng tôi v hi n tư ng”. Kim và Chan ã công b k t qu nghiên c u c a h vào tháng 1/2004, k t lu n r ng s gi m quán tính quay mà h quan sát ư c “có kh năng” là do 2% helium-4 ã ch u s hóa c Bose-Einstein sang tr ng thái siêu r n (Nature 427 225). Bay lư n v t v trư c n n v t lí c i n, thành ph n ma qu này c a h v n th nh thơi trong cơ c u phòng thí nghi m, d dàng i vào và ra kh i m ng nguyên t bình thư ng khi t bào quay xung quanh nó. © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 4/10
Hình 3. B ng ch ng có s c thuy t ph c nh t cho th y helium-4 r n có th tr thành ch t siêu r n n t nh ng thí nghi m máy dao ng xo n. Như ư c khám phá b i Eun-Seong Kim và Moses Chan vào năm 2004, m c quán tính quay và do ó, chu kì dao ng c a helium-4 r n gi m nhi t nhi t kho ng 175 mK (màu ), cho th y m t s ph n trong tinh th ã tr i qua s chuy n pha sang tr ng thái siêu ch y v n ng yên khi helium-4 r n “thông thư ng” bao quanh quay xung quanh nó. Các nhà nghiên c u không h nhìn th y hành tr ng như th i v i t bào gi l p (màu en) ho c khi thí nghi m ư c l p l i v i ngư i anh em fermion tính c a helium-4 là helium-3 (màu xanh dương). Hơn n a, b ng cách tăng hàm lư ng helium-3 t p ch t trong m u helium-4 (các ư ng màu, l ch th ng ng xu ng), thì nhi t chuy n pha siêu r n tăng theo và k t qu cu i cùng bi n m t khi t p ch t helium-3 chi m 0,1%. i u quan tr ng là Kim và Chan ã nhìn th y không có hành tr ng nào như v y khi không lâu sau ó h l p l i thí nghi m s d ng helium-3. Không gi ng như ngư i anh em boson tính n ng hơn c a chúng, các nguyên t helium-3 là fermion - nghĩa là, chúng có spin bán nguyên và do ó b nguyên lí lo i tr c m t o nên BEC. Tuy nhiên, có kh năng cho các nguyên t helium-3 t o ra BEC n u như trư c h t chúng ghép ôi hình thành nên boson, m t quá trình na ná như s ghép ôi c a các electron trong hi n tư ng siêu d n, có th x y ra nhi t th p hơn nhi u. Th t v y, quan sát u tiên th y s siêu l ng helium-3 vào năm 1972 ch 2,7 mK - ó là kì công mà David Lee, Douglas Oscheroff và Robert Richardson ã ư c ghi nh n b ng gi i Nobel v t lí năm 1996 - là m t d u hi u rõ ràng cho m i liên h gi a hi n tư ng siêu ch y và hóa c Bose-Einstein. Tuy nhiên, do t m quan tr ng ti m tàng c a vi c khám phá ra pha siêu r n, rõ ràng v n còn m t s vi c ph i làm trư c khi Kim và Chan buông t “có kh năng” cho thông cáo c a h . c bi t, có kh năng là cái “quán tính phi c i n” mà h ghi nh n ư c ơn gi n ch là do m t l p helium-4 trong m u tr nên b b y trong các l kích thư c nanomét c a ĩa th y tinh Vycor mà trong ó helium-4 ph i ư c ch a gi nó áp su t c n thi t. Do ó, ôi nghiên c u ã l p l i thí nghi m s d ng m t kh i helium-4 r n, quan sát s gi m quán tính quay cho th y 1% m u ã tr nên siêu r n. “ i u này cho th y cái mà chúng tôi quan sát là m t hi n tư ng vĩ mô ch không ph i là m t hi n tư ng lư ng t , c c b ”, Chan lưu ý. Kh ng nh d t khoát c a ôi nghiên c u v vi c khám phá ra hi n tư ng siêu r n ã ư c công b úng lúc vào tháng 9/2004 (Science 305 1941). Hoàn toàn h n lo n Thôi thúc trư c k t qu nghiên c u n t trư ng i h c bang Penn, các nhóm nghiên c u khác s m b t u n l c tái t o l i thí nghi m máy dao ng xo n c a Kim và Chan. Vào u năm 2006, ba nhóm nghiên c u như v y ã xác nh n k t qu siêu r n: Keiya Shirahama và các c ng s t i trư ng i h c Keio, Nh t B n © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 5/10
(arXiv.org/abs/cond-mat/0607032); Minoru Kubota và sinh viên c a ông t i trư ng i h c Tokyo (arXiv.org/abs/cond-mat/0702632); và John Reppy - ngư i ã tìm ki m không thành tr ng thái siêu r n vào cu i th p niên 1970 - và h c trò c a ông là Sophie Rittner t i trư ng i h c Cornell, Mĩ (Phys. Rev. Lett. 97 165301). Hình 4. T bào thí nghi m ch a helium-4 mà Kim và Chan ã dùng th c hi n i u kh ng nh cu i cùng v hi n tư ng siêu r n vào năm 2004. T t các các nhóm này u xác nh n r ng dư i nhi t kho ng 200 mK, ch ng 1% helium-4 r n ch y không theo cách c i n. Tuy nhiên, trong thí nghi m Cornell, Reppy và Rittner cũng nh n th y, b ng vi c duy trì nhi t c a helium-4 r n g n i m tan ch y c a nó trong vài gi ng h sau ó làm l nh d n d n n tr l i, h có th làm gi m tín hi u siêu r n xu ng dư i 0,05% và th m chí còn làm cho nó bi n m t hoàn toàn. Vì s “tôi luy n” như th ư c mong i làm giám m c không ho n h o trong ch t r n, nên i u này cho th y hành tr ng siêu r n quan sát ư c không ph i là c tính chung c a kh i helium-4 r n mà là k t qu c a s khi m khuy t hay sai l ch trong c u trúc tinh th . M t s thí nghi m khác n a cũng ng h cách gi i thích v s không hoàn h o này. H i u năm nay, ch ng h n, Reppy ã l p l i thí nghi m kh i helium-4 c a Kim và Chan, nhưng v i m u ư c làm nóng và làm l nh tr l i c c nhanh làm xu t hi n s m t tr t t , tìm th y n 20% kh i r n tr nên siêu ch y (Phys. Rev. Lett. 98 175302). Trong khi ó, m t trong nh ng sinh viên m i c a Chan, Tony Clark, nh n th y khi m t ơn tinh th c c kì tinh khi t c a helium-4 ư c t trong m t máy dao ng xo n, thì ph n siêu r n ch có 0,3%. “Tôi th y toàn b nh ng k t qu m i này r t khó hi u”, Chan nói. “ i u kì qu c là helium r n gi i h n trong th y tinh Vycor trong thí nghi m ban u c a chúng tôi, và trong vàng © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 6/10
x p trong m t thí nghi m khác [2005 J. Low Temp. Phys. 138 159], có ch t lư ng t hơn nhi u so v i trong k t qu m i nh t c a Reppy - cho t i nay chúng tôi tìm th y ph n siêu r n ch có 2% mà thôi”. Hình 5. Moses Chan trư c chi c máy dao ng xo n c a ông trư ng i h c bang Penn. Có th ông s là ngư i ti p theo t gi i Nobel cho hi n tư ng siêu ch y. Trư ng h p ch t siêu r n có v b làm lu m i b i các thí nghi m “dòng m t chi u” c l p ư c ti n hành b i John Beamish và các c ng s t i trư ng i h c Alberta, Canada, không bao lâu sau k t qu năm 2004 c a Kim và Chan. i nghiên c u ã t helium-4 r n trong m t dãy ng mao d n và tìm ki m b ng ch ng tr c ti p c a hi n tư ng siêu r n b ng cách t o ra s chênh l ch áp su t trong m u và xem xét b t kì s chuy n kh i lư ng nào x y ra (2006 Phys. Rev. Lett. 96 105304 and 95 035301). “Hành tr ng c a helium-4 r n hơi khác v i ch t siêu l ng”, Beamish nói. “K t qu c a chúng tôi cho th y khi h nhi t xu ng 30 mK, helium-4 r n không ch y i”. Các nhà lí thuy t ra tay c u nguy Nhi u nhà lí thuy t không ng c nhiên chút nào trư c k t qu c a nh ng thí nghi m máy dao ng xo n ph i ph thu c m nh m vào nh ng i u ki n mà dư i ó m u helium-4 r n ư c chu n b trư c. M t ph n y là do nh ng tính toán th c hi n b i Nicolay Prokofev và Boris Svistunov t i trư ng i h c Massachusetts và m t s ngư i khác, k c David Ceperley trư ng i h c Illinois, cho th y các l tr ng không th t n t i không tuy t i. K t qu là hi n tư ng siêu ch y tinh th helium-4 có th không có nguyên nhân do hóa c Bose-Einstein c a các l tr ng. Th t v y, h i năm ngoái, chính Chan ã nghi ng v l i gi i thích này khi ông nh n th y t l siêu r n không gi m như m t hàm c a áp su t, úng ra nó ph i © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 7/10
như v y n u như s gi m quán tính quay quan sát ư c là do s hình thành hóa c Bose-Einstein (Phys. Rev. Lett. 97 115302). Nhưng, m t lí do còn thuy t ph c hơn n a nghi ng tiên oán năm 1969 c a Andreev và Liftshitz là nh ng ti n b g n ây trong vi c tìm hi u xem các lo i sai h ng tinh th nh t nh có th t o ra d u hi u gi ng như siêu r n như th nào. “Trên cơ s nh ng tính toán u tiên trên nguyên t c b ng s , chúng tôi m b o cho s t n t i c a ít nh t hai pha siêu r n c a helium-4”, Svistunov nói. M t pha, ông nói, x y ra các l p ngoài g gh siêu ch y, các l p r ng kho ng ba nguyên t phân cách các vùng nh hư ng tinh th khác nhau (Phys. Rev. Lett. 98 135301). Pha kia là pha th y tinh siêu ch y, trong ó các nguyên t helium-4 hình thành m t tr ng thái m t tr t t không gian nhưng là tr ng thái “siêu th y tinh” r t b n (Phys. Rev. Lett. 96 105301). Sebastien Balibar t i Phòng thí nghi m v t lí th ng kê, thu c Ecole Normale Supérieure, Paris, m i ây ã tìm th y b ng ch ng cho tính siêu ch y tinh th helium-4 v i các l p ngoài g gh . M c dù m t m ng lư i các th c th như v y s t o ra quán tính quay phi c i n bi u hi n trong máy dao ng xo n, nhưng ông và nh ng ng s c a mình ã thay vì v y l i s d ng m t d ng c gi ng như cái phong vũ bi u tìm ki m d u hi u tr c ti p c a hi n tư ng siêu r n (xem hình 6). Tương t như thí nghi m dòng ch y c a Beamish và các c ng s , ý tư ng c a h là ch a helium-4 r n bên trong m t ng th y tinh và dùng camera theo dõi dòng ch y kh i ph n ng l i s chênh l ch cao gi a trong ng và ngoài ng (Science 313 1098). Hình 6. Sebastien Balibar và các c ng s ã l p y hai ng mao d n có chi u cao khác nhau b ng helioum-4 r n (bên trái) và s d ng m t camera quan sát xem hai h có t t i tr ng thái cân b ng không (t c là có gi ng như ch t l ng không). i v i các tinh th có l p ngoài g gh (như ch ra trên hình bên ph i, trong tinh th helium-4 r n r ng kho ng 1 cm2), i nghiên © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 8/10
c u ã th t s quan sát ư c dòng ch y kh i như th . Ngu n: R Ishiguro, S Sasaki, S Balibar “Nh ng tinh th ch t lư ng t t không bi u hi n dòng ch y, còn nh ng tinh th có l p biên g gh và do ó có m t s m t tr t t nh t nh, thì l i bi u hi n dòng ch y”, Balibar nói. Tuy nhiên, ông th a nh n r ng th t khó cho m t m ng lư i l p ngoài g gh siêu ch y gây ra m t t l siêu r n l n trong các thí nghi m máy dao ng xo n. “Có kh năng là các l p ngoài g gh ã liên k t các vùng l ng hay như th y tinh trong nh ng tinh th m t tr t t t o ra m t d u hi u siêu r n l n”, ông nói. B i vì nh ng l p ngoài g gh như v y không th s p th ng hàng trong nh ng khe h p c a v t li u, nên i u này gi i thích t i sao Beamish và các c ng s không nhìn th y dòng ch y như th trong thí nghi m ng mao d n c a h . H i tháng 2 năm nay, Victor Grigo’ev và các ng s Vi n Hàn lâm Khoa h c Ucraina ã công b b ng ch ng cho pha th y tinh c a Prokofev và Svistunov helium-4 r n (arXiv.org/abs/cond-mat/0702133). B ng cách o chính xác áp su t c a m u c a h là m t hàm c a nhi t , T, h tìm th y m t s l ch kh i s ph thu c T4 như lí thuy t c i n trông i sang ph thu c vào T2 nhi t dư i 300 mK. i nghiên c u cho bi t ây là cái mà ngư i ta trông i n u như pha th y tinh ư c hình thành, và cho r ng m t pha như v y có th gi i thích nh ng k t qu d thư ng trư c ây helium-4 r n. Chan hi v ng nh ng nghiên c u như th này, tìm ki m d u hi u nhi t ng l c h c tr c ti p c a hi n tư ng siêu r n, s giúp gi i quy t v n gi i thích nguyên nhân gây ra d u hi u siêu r n quan sát th y trong thí nghi m c a ông. “Tr thí nghi m siêu âm nguyên b n c a Goodkind thì b ng ch ng rõ ràng nh t cho hi n tư ng siêu r n t trư c n nay v n n t nh ng phép o máy dao ng xo n”, ông nói. “Theo quan i m c a tôi, các k t qu c a Balibar có kh năng là do các màng helium-4 l ng ch y d c theo “các v t n t” hay l p ngoài g gh và không có liên quan n hi n tư ng siêu r n quan sát th y trong nh ng thí nghi m c a chúng tôi”. Nhóm c a Chan hi n ang ti n hành các nghiên c u nhi t ng l c h c c a riêng mình. T i cu c h p c a Vi n V t lí Mĩ h i tháng 3 năm nay, m t trong s nh ng sinh viên m i c a ông, Xi Lin, ã ưa ra các s o công su t nhi t c a helium-4 r n như là m t hàm c a nhi t , cho th y nó có d ng như lí thuy t c i n trông i c ng thêm m t nh n a cùng nhi t (kho ng 80 mK), t i ó các tín hi u máy dao ng xo n xu t hi n. “Chúng tôi c n ph i làm m t thí nghi m i u khi n ư c hơn n a v ch rõ i u này trư c khi chúng tôi có th nói c c i này có liên quan t i hi n tư ng siêu r n hay không”, Chan nói. © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 9/10
Siêu nghi v n Li u Chan có ph i là ngư i ti p theo nh n gi i Nobel cho hi n tư ng siêu ch y không ? “Trên cơ s b ng ch ng th c nghi m hi n nay, chúng tôi không bi t ông y có quan sát ư c tr ng thái siêu r n hay không và do ó chúng tôi không bi t là nó có t n t i hay không ?”, Goodkind nói. “Ch nh ng thí nghi m máy dao ng xo n m i cho th y rõ ràng tín hi u - nh ng nghiên c u khác v dòng ch y tr c ti p c ng v i nh ng thí nghi m tán x neutron và tia X cho th y không có b ng ch ng cho hi n tư ng siêu r n và các n l c tìm ki m d u hi u nhi t ng l c h c t trư c n nay v n chưa thành công”. Tuy nhiên, Goodkind hi v ng s a d ng c a nh ng cu c tìm ki m th c nghi m hi n tư ng siêu r n hi n nay - bao g m c nh ng nghiên c u m i ây ti n hành b i Beamish tương t v i thí nghi m năm 1997 c a riêng ông - s có th nh n ra nguyên nhân c a hành tr ng kì l mà Chan và ông ã th y. Tony Leggett t i trư ng i h c Illinois, ngư i ã ch ra vào năm 1970, r ng quán tính quay phi c i n là d u hi u c a tr ng thái siêu r n, cho r ng nh ng k t qu c a Rittner-Reppy m i ây v i các tinh th m t tr t t là r t có n tư ng. “Theo tôi, nh ng d li u này cho th y cái mà ngư i ta nhìn th y hi n nay là m t n n ng h c d thư ng, ch không ph i là quán tính quay phi c i n”, ông nói. Nhưng ông nói thêm r ng gi i quy t v n m t cách ch c ch n, chúng ta c n m t thí nghi m “Hess-Fairbank”, trong ó helium-4 r n ư c ưa vào chuy n ng quay i n m t chi u thay vì i n xoay chi u như trong máy dao ng xo n. Phillip Anderson tán thành v cơ b n. “Không có thí nghi m nào trông th y hi n tư ng siêu r n m t cách thích áng, nhưng h th t s ã nhìn th y b ng ch ng cho ch t l ng lư ng t ”, ông nói. Anderson g i ch t l ng này là ch t l ng xoáy, b i vì, theo ông nói, b ng ch ng c ng c ý tư ng r ng xoáy - m t thông s thi t y u trong mô t hi n tư ng siêu ch y - b lư ng t hóa ch không ng h ý tư ng xoáy b ông l i. Trong khi ó, Chan - ngư i thích không chú tâm l m n kh năng có m t chuy n i n Stockholm - ang t p trung vào vai trò c a nh ng ch h ng m ng tinh th b ng cách ưa có h th ng s m t tr t t vào m u tinh th helium-4 r n và o ph n ng siêu r n c a nó. “Th t thú v khi b lôi cu n vào m t thí nghi m ã có nhi u nhà lí thuy t dành h t tâm trí c a h ào b i nó và khuy n cáo các ng s th c nghi m tham gia cu c tìm ki m”, ông nói. “ ôi khi, ti n b n hơi ch m, và ngư i ta có th n n lòng trư c nh ng ng c t t i om om. Nhưng vi c khám phá này úng là còn thú v hơn c vi c c m t cu n ti u thuy t trinh thám”. Matthew Chalmers (Physics World, tháng 5/2007) hiepkhachquay d ch © hiepkhachquay S th t và tr ng thái siêu r n | Trang 10/10