Tương lai ca khoa hc
hu laser
Tnhng hình nh thiên văn sc nét tìm kiếm các sóng hp dn cho đến
vic to ra các ngưng tBose–Einstein và đo các tính cht ca ADN, laser đã có s
tác động hết sc to ln trên nhiu lĩnh vc khác nhau ca khoa hc. đây, sáu v
chuyên gia hi tưởng li câu chuynlaser đã mang đến stiến bnhưthếnào cho
nhng lĩnh vc yêu thích ca h- và tranh lun xem riđây laser đã mang nhng
lĩnh vc này đi tiđâu na.
nh: Hank Morgan/Science Photo Library
Thiên văn hc
Claire Max
Claire Max nhà thiên văn hc giám đốc Trung m Quang hc Thích
nghi ti trường Đại hc California, Santa Cruz, Mĩ.
Chúng ta ai cũng biết rng các nhiu lon trong khí quyn m cho các ngôi
sao nhp nháy, nhưng còn làm m đi nghiêm trng đối vi các nh chp thiên
văn. Newton đã nhn ra điu y tn hi năm 1730, khi ông viết trong quyn
Opticks rng Không khí qua đó chúng ta nhìn lên các Ngôi sao, luôn luôn b
Rung động... Phương thc cha duy nht là Không khí trong tro nht và tĩnh lng
nht, t dnhưkhông khí người ta thtìm thy trên đỉnh nhng Ngn núi cao
nht trên nht tng mây”.
Trên thuyết, các nh thiên văn đường kính càng ln s thphân gii
nhng chi tiết càng nhtrong các nh chp thiên văn. Nhưng snhòe nh do nhiu
lon khí quyn gay gtđến mc ngay cnhng chiếc kính thiên văn mtđất ln
nht ngày nay (đường kính 8 10 m) cũng chng trông hơn bao nhiêu so vi
các kính thiên văn 20 cm ng trong vườn nhà nhiu nhà thiên văn nghip dư
sdng trong nhng bui ti cui tun.
Để khc phc tình hình này, các nhà thiên vănđã chuyn sang quang hc
thích nghi, mt kĩthutđonh chp nhanh ca nhiu lon khí quyn ri sau đó
hiu chnh cho sbiến dng quang thu được sdng mt cái gương khnăng
biến dng đặc bit (thường mt i gương nh đặt phía sau gương chính ca
kính thiên văn). snhiu lon trong khí quyn thay đổi liên tc theo thi gian,
nên nhng phép đo và hiu chnh y phiđược thc hin hàng trăm ln mi giây.
Nhng hquang hc tch nghi ban đầu sdng ánh sáng phát ra nhng
mt ngôi sao sáng để đo snhiu lon. Tuy nhiên, đa scác vt ththiên văn mun
nghiên cu không nhng ngôi sao sáng đủ gn, thếsbao quát bu tri ca
quang hc thích nghi khá hn chế. Sau đó, o đầu nhng năm 1980, c nhà thiên
văn nhn ra rng h thsdng mt laser để to ra mt “ngôi sao nhân to
thay thếcho ngôi sao tnhiên. Sng sut y đã mrng đáng kphm vi bao
quát ca c hquang thích nghi, c laser có thchiếu vào hướng ca bt kì
mc tiêu quan sát nào trên bu tri. Trogn 5 năm qua, nhng hquang thích nghi
“ngôi sao dn hướng bng laser này đã tht smang li thành qu,đến mc mi
chiếc kính thiên văn chính 8 10 m ngày nay đều chưng din hthng đèn hiu
laser ca riêng nó.
Các laser dùng trong nhng đèn hiu này công sut trung nh đáng n
chng 5 15 W (mtđèn trlaser tiêu biu, trái li, công sut chưa ti 1 mW).
Tht vy, các dlut liên bang u cu các đài thiên văn Mĩphi ttđèn laser ca
hkhi có máy bay đang tiếnđến gn; các đài thiên văn cũng phiđệ trình các kế
hoch quan sát ca hvi Bchhuy Vũtr để tránh va chm vi nhng tài sn vũ
trnhy cm.
Hai loi laser đang chiếmưu thế. Thnht mt hchếto theo đơnđặt
hàng phát ra vch cng hưởng vàng 589 nm ca sodium trung hòa, to ra mt ngôi
sao dn hướng độ cao khong 95 km bng cách kích thích các nguyên tsodium
mt tnhiên trong khí quyn tng trên catrái đất. Loi thhai phát ra bước
sóng màu lc hoc thm chí bước sóng cc tím sdng stán xRayleigh ca
các phân tvà ht bi trong khí quynđể to ra mt ngôi sao dn hướng độ cao
15-20 km. Ưuđim ca laser xanh laser tngoi chúng có sn trên thtrường,
khiến chúng rtin hơn ng các hquang thích nghi khai thác ánh sáng u
vàng.
Nhquang hc thích nghi ngôi sao dn hướng bng laser, c kính thiên văn
8-10 m ngày nay đã có độ phân gii không gian tt hơnnhng bước sóng quan
sát hng ngoi so vi Kính thiên văn vũtrHubble, đơn gin kích cln ca
nhng chiếc gương ca chúng. Nhng chiếc kính thiên văn khng l đã đề xut, thí
dnhưKính thiên văn Ba mươi mét, Kính thiên văn Magellan Ln, nh thiên
văn Cc Ln châu Âu, đều kếhoch sdng nhiu ngôi sao dn hướng bng
laser đồng thi. Điu này scho phép c nhà thiên vănđo, hiu chnh, snhiu
lon khí quyn trong toàn bct không khí 3D phía trên kính thiên văn. Nhng h
laser bi này ssdng các kĩthut xquang tương tnhưkĩthut dùng trong
máy quét xquang trcđã lp trình hóa ca kĩthut chpnh y khoa để tái dng
liđặc trưng nhiu lon, cho phép shiu chnh quang thích nghi trên trường nhìn
rng hơn nhiu so vi cái chúng ta có thngày nay.