Khoa học tìm ra “thời gian âm” trong thí nghiệm kỳ lạ

Minh Khôi13:32 07/10/2024

Các nhà vật lý đã chứng minh rằng photon dường như có thể thoát ra khỏi vật liệu trước khi đi vào vật liệu, tạo thành khái niệm thời gian âm.

Các nhà khoa học tìm ra “thời gian âm” trong thí nghiệm kỳ lạ (Ảnh minh họa).

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Toronto (Canada) vừa công bố một khám phá thú vị trong lĩnh vực vật lý lượng tử. Họ đã chứng minh rằng photon, hay các hạt sóng ánh sáng, có thể thoát ra khỏi vật liệu trước khi đi vào vật liệu đó.

Điều này có nghĩa là photon có thể trải qua một khoảng “thời gian âm” khi di chuyển qua các đám mây nguyên tử của một số vật liệu nhất định.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một thiết bị để bắn các hạt photon qua một đám mây nguyên tử rubidium cực lạnh và đo mức độ kích thích nguyên tử thu được.

Kết quả thí nghiệm cho thấy đôi khi các photon đi qua đám mây nguyên tử mà không bị tổn hại, nhưng các nguyên tử rubidium vẫn có dấu hiệu bị tương tác, với khoảng thời gian tương đương khi chúng hấp thụ các photon.

Điều kỳ lạ là khi các photon bị hấp thụ, chúng dường như được phát xạ trở lại gần như ngay lập tức, trước khi các nguyên tử rubidium trở về trạng thái cơ bản.

Video đang HOT

Quá trình này kết thúc trước khi sự kích thích nguyên tử chấm dứt, tạo ra một giá trị âm.

Về mặt lý thuyết, các photon không truyền đạt bất kỳ thông tin nào, do đó kết quả không mâu thuẫn với giới hạn tốc độ do thuyết tương đối hẹp của Einstein đặt ra, rằng không gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng.

“Nếu bạn chế tạo một chiếc đồng hồ lượng tử để đo thời gian các nguyên tử ở trạng thái kích thích, thì trong trường hợp này, kim đồng hồ sẽ di chuyển ngược lại thay vì tiến về phía trước”, TS Josiah Sinclair, trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích.

Mặc dù hiện tượng này có vẻ bất thường, nhưng nó không ảnh hưởng đến sự hiểu biết của chúng ta về thời gian.

Nghiên cứu này một lần nữa chứng minh rằng thế giới lượng tử vẫn còn nhiều điều bất ngờ.

“Kết quả đặt ra những câu hỏi thú vị về lịch sử của các photon khi chúng di chuyển qua môi trường hấp thụ, và thậm chí có thể tái định nghĩa về độ trễ trong quang học”, TS Sinclair cho biết.

Cơ may nào cho Trái đất khi Hệ Mặt trời sụp đổ?

Một ngày nào đó, Mặt trời sẽ chết. Ngôi sao rực rỡ của chúng ta - Mặt trời không thể tồn tại mãi mãi.

Mặt trời sớm muộn cũng hóa thành sao đỏ khổng lồ

Sau hàng tỉ năm tỏa sáng nhờ phản ứng nhiệt hạch, các nguyên tố cung cấp năng lượng cho phản ứng tổng hợp của Mặt trời sẽ cạn kiệt. Khi tài nguyên cạn kiệt, Mặt trời sẽ trải qua quá trình biến đổi bi tráng trước khi trở thành một sao lùn trắng. Quá trình này khiến các hành tinh ở vùng trong Hệ Mặt trời như Trái đất chịu vạ lây.

Khi nguyên liệu không tạo đủ năng lượng phản ứng chống lại với lực hấp dẫn, lõi bên trong của Mặt trời sẽ sụp đổ còn vỏ ngoài phình to biến Mặt trời thành một sao đỏ khổng lồ có bán kính có thể chạm tới sao Hỏa. Sau khi phóng hết vật chất lớp vỏ ra bên ngoài, Mặt trời chỉ còn lại lõi là tàn tích của một ngôi sao. Khi đó, mặt trời còn nhỏ hơn Trái đất và chỉ còn phát bức xạ nhiệt.

Chúng ta có đã dự báo trước kịch bản bi tráng đối với Mặt trời sau khoảng 5 tỉ năm nữa. Nhưng các hành tinh khi đó thì sao? Còn Trái đất thì sao?

Nhà vật lý Amornrat Aungwerojwit thuộc Đại học Naresuan ở Thái Lan và một nhóm các nhà khoa học đã phân tích những thay đổi dài hạn về độ sáng của ba sao lùn trắng và suy ra tác động của điều đó đối với các hệ hành tinh xung quanh ba ngôi sao.

May mắn thay, chúng ta có thể yên tâm rằng loài người vào lúc đó không còn trên Trái đất, hoặc đang sống ở nơi nào khác trong vũ trụ. Hành tinh xanh của chúng ta và các hành tinh khác sẽ không thể thoát khỏi sự tổn hại. Theo phân tích từ các ngôi sao lùn trắng, cái chết của Mặt trời sẽ gây ra cuộc tàn sát trong Hệ Mặt trời.

Nói tóm lại, sao Thủy và sao Kim đã biến mất, cũng như mọi thiên thể khác ở vùng trong của Hệ Mặt Trời. Cái kết cuối của những hành tinh này sẽ bị xé nát khi khoảng cách của chúng với bề mặt của Mặt trời bị thu hẹp rồi cuối cùng bị Mặt trời nuốt chửng.

Trái đất có thể tồn tại hoặc không, tùy thuộc vào quỹ đạo của nó thay đổi như thế nào trước việc Mặt trời sụt giảm khối lượng và tương tác hấp dẫn giữa các hành tinh. Nếu Trái đất có may mắn thoát khỏi lưỡi hái của Mặt trời trong gang tấc, hành tinh của chúng ta cũng sẽ rất khác so với thế giới tươi tốt và thuận lợi cho sự sống như ngày nay.

Nhà vật lý Boris Gansicke thuộc Đại học Warwick ở Anh cho biết: "Liệu Trái đất có thể di chuyển đủ nhanh hay không trước khi Mặt trời phình to, nuốt chửng và đốt cháy là điều vẫn chưa rõ ràng. Nhưng nếu không bị Mặt trời nuốt chửng thì bầu khí quyển của Trái đất cũng bị thổi bay, còn các đại dương bốc hơi hoàn toàn và đó không còn là một nơi tươi đẹp để sinh sống".

Làm thế nào chúng ta có thể biết được tất cả những điều này khi nhìn vào các ngôi sao lùn trắng? Bằng cách nghiên cứu những thay đổi về độ sáng của chúng.

Ánh sáng nhấp nháy của một ngôi sao ẩn chứa một số điều. Nếu việc nhấp nháy diễn ra đều đặn thì sự tăng giảm cường độ có thể cho thấy có thứ gì đó đang quay quanh ngôi sao, chặn một phần ánh sáng của nó theo chu kỳ.

Ba ngôi sao được các nhà khoa học phân tích trong nghiên cứu mới nhất này có những thay đổi về độ sáng mà nghiên cứu trước đây cho thấy là do các đám mây mảnh vụn hành tinh quay quanh.

Aungwerojwit nói: "Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi các tiểu hành tinh, mặt trăng và hành tinh đến gần các sao lùn trắng, thì lực hấp dẫn khổng lồ của sao chủ sẽ xé toạc các hành tinh nhỏ này thành những mảnh nhỏ hơn".

Bằng cách nghiên cứu dữ liệu có giá trị trong 17 năm về ba ngôi sao lùn trắng, các nhà nghiên cứu đã có thể đưa ra một bức tranh về quá trình này có thể phát triển như thế nào. Cả ba ngôi sao đều có cường độ sáng thay đổi dần, phù hợp suy đoán rằng chúng có những đám mây mảnh vụn khổng lồ bị sao chủ nghiền thành bụi ngày càng nhỏ hơn trước khi biến mất, có lẽ là do các khối bụi và đá đã bị hút vào sao lùn trắng.

Một ngôi sao có dấu hiệu cho thấy một sự kiện thảm khốc nào đó vào năm 2010, một ngôi sao khác vào năm 2015. Ngôi sao thứ ba có những sự kiện mờ đi bất thường cứ sau vài tháng và những dao động hỗn loạn trên quy mô vài phút. Cả ba ngôi sao hiện đang hoạt động hoàn toàn bình thường, với các hiện tượng thay đổi độ sáng không còn xảy ra nữa.

Điều này cho thấy quá trình sao chủ xé nát và nuốt chửng hành tinh xảy ra khá nhanh. Nhưng nếu Trái đất bị cái kết hủy diệt thì chắc chắn nó sẽ không quá bi thảm cho những người chứng kiến vì khi đó Trái đất cũng là một hành tinh hoang tàn.

Ganicke nói: "Tin buồn là Trái đất có thể sẽ bị Mặt trời đang giãn nở nuốt chửng trước khi nó trở thành một sao lùn trắng. Đối với phần còn lại của Hệ Mặt trời, một số tiểu hành tinh nằm giữa sao Hỏa và sao Mộc và thậm chí là một số mặt trăng của sao Mộc, có thể bị trật ra khỏi quỹ đạo rồi di chuyển đủ gần đến sao lùn trắng rồi chịu cái kết bị băm nhỏ như quá trình mà chúng tôi đã nghiên cứu".

Tuy nhiên, đừng lo lắng cho con người khi đó vì các đại dương trên Trái đất sẽ sôi sục trong khoảng một tỉ năm nữa, rất lâu trước khi Mặt trời rơi vào hấp hối.

Khám phá nước hồ bí ẩn nhất thế giới Vostok Nước hồ Vostok đã tiết lộ cho thế giới một số bí mật về quá khứ của hành tinh chúng ta. Hồ di tích Đầu những năm 1960, nhà vật lý Liên Xô I.A. Zotikov đưa ra một thuyết, theo đó lớp vỏ băng dưới các trạm "Mirny" và "Vostok" ở Nam Cực đóng vai trò như một phích nước. Hồ Vostok nằm...