laze và các ứng dụng (Mai Khải Hoàn)

Lượt xem : 358

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI :
Thế kỉ XXI là thế kỉ của những công nghệ cao, công nghệ tiên tiến kĩ thuật số, tất cả chúng ta không những chăm sóc tới những máy phân phối nhu yếu của việc làm mà còn nhìn nhận cao sự gọn nhẹ của nó. Để vậy phải có những công nghệ tiên tiến rất tiên tiến và phát triển mới phân phối được. Các nhà khoa học đã công bố hai phát kiến quan trọng có tầm tác động ảnh hưởng rất lớn đến nền công nghệ tiên tiến thời nay :
Thứ nhất, sự sinh ra của Tranzitor đã kích thích sự tăng trưởng của vi điện tử, công nghệ tiên tiến “ vi mô ” .
Thứ hai, quan trọng hơn là sự ý tưởng ra Laser, mở ra một con đường mới cho những nhà ý tưởng, sáng tạo. Laser có tầm tác động ảnh hưởng sâu rộng đến toàn bộ những nghành của đời sống .
Laser, hoàn toàn có thể rất thân thiện với tổng thể mọi người. Hầu hết tất cả chúng ta đều nghe nhắc đến cụm từ này tối thiểu một vài lần. Các em nhỏ lại không hề quên được bộ phim “ cuộc chiến tranh giữa những vì sao ”, một bộ phim khoa học viễn tưởng, những chiếc máy ánh sáng thần kì gợi lên bao niềm mơ tưởng cho trẻ nhỏ, cho những nhà khoa học và những kĩ sư .
Ngày nay Laser hiện hữu ở nhiều nơi, nhưng khách quan mà nói, tất cả chúng ta hiểu về nó còn rất hạn chế. Laser tăng trưởng mạnh vào những năm 1980, thời gian này nước ta mới vượt ra khỏi cuộc cuộc chiến tranh nên điều kiện kèm theo tiếp cận với Laser còn chưa nhiều, mặt khác mẫu sản phẩm của nó bán trên thị trường quá đắt so với ví tiền khi đó của tất cả chúng ta. Nhưng Laser tăng trưởng rất nhanh, nó đã xâm nhập vào nhiều ngõ ngách của đời sống, vây nên chăng hãy khám phá kỹ thêm : Laser là gì ? Laser Open như thế nào ? những chặng đường tăng trưởng của nó ? những đặc thù gì của Laser được ứng dụng vào trong đời sống ? ! Chúng tôi nghĩ đó hẳn là câu hỏi đã có từ rất lâu và mỗi người trong tất cả chúng ta, những người đang từng ngày tận mắt chứng kiến sự bùng nổ của công nghệ tiên tiến, kĩ thuật, phải tối thiểu tự hỏi bản thân mình như vậy .
Cùng với bán dẫn, laze sẽ là một trong những nghành khoa học và công nghệ tiên tiến quan trọng vào bậc nhất của thế kỷ XXI. Tất cả những nhà khoa học, nhà ý tưởng, sáng tạo, kỹ sư, … đều có tham vọng khai thác những đặc thù của Laser để Giao hàng cho việc làm của mình .
Và hoàn toàn có thể khẳng định chắc chắn rằng Laser là một trong những điểm trung tâm chú ý quan tâm nhất của giới khoa học, công nghệ tiên tiến và của cả quả đât trong mấy thập kỉ trở lại đây .

 

I.     Laser  –  Lịch sử ra đời và phát triển của Laser:

Ngày nay Laser hiện hữu ở nhiều nơi, nhưng khách quan mà nói, tất cả chúng ta hiểu về nó còn rất hạn chế. Laser tăng trưởng mạnh vào những năm 1980 và giờ đây Laser tăng trưởng rất nhanh, nó đã xâm nhập vào nhiều ngõ ngách của đời sống, vây nên chăng hãy khám phá kỹ thêm : Laser là gì ? Laser Open như thế nào ? những chặng đường tăng trưởng của nó ?
Laser là chữ viết tắt bằng cách liên kết bởi những chữ tiên phong của cụm từ nói trên bằng tiếng Anh ( Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation ) nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức. Người ta nhớ lại rằng, vào năm
1916, sau khi được bầu vào Viên Hàn lâm Khoa học Đức, A.Einstein bằng tư duy trừu tượng cao, đã nêu thuyết : Nếu chiếu những nguyên tử bằng một làn sóng điện từ, sẽ hoàn toàn có thể xẩy ra một bức xạ “ được kích hoạt ” và trở thành một chùm tia trọn vẹn đơn sắc, ở đó tổng thể những photon ( quang tử ) phát ra sẽ có cùng một bước sóng. Đó là một ý tưởng sáng tạo khoa học. Nhưng chưa có ai chứng tỏ nên triết lý đó gần như bị quên béng trong nhiều năm .
Mãi tới năm 1951 giáo sư Charles Townes thuộc trường Đại học Columbia của thành phố Thành Phố New York ( Mỹ ) mới chú ý quan tâm đến sự khuếch đại của sóng cực ngắn ( vi sóng ). Ông thực thi một thí nghiệm mang tên Maser ( maze ) là khuếch đại vi sóng bằng bức xạ cảm ứng, ( chữ Maser cũng là chữ đầu của nghĩa đó bằng tiếng Anh : Microwave Amplification by Stimulated Emisson of radiation ). Ông đã thành công xuất sắc, tuy phải ngân sách khá tốn kém để nghiên cứu và điều tra trong phòng thí nghiệm. Cũng vào thời hạn này, ở một phương trời khác, hai nhà khoa học Xô Viết là N. Batsov và A. Prokhorov cũng ý tưởng ra máy khếch đại vi sóng và gần như cùng một dạng nguyên tắc .

Máy tạo Maser tiên phong trong lịch sử dân tộc .

Vì thế cả ba nhà khoa học nói trên đều được nhận giải Nobel vật lý vào năm 1964.
Đạt tới việc khuếch đại các sóng cực ngắn rồi mà sao không dấn thêm vào các sóng phát sáng ?, đó là sự tiếc nuối thốt lên từ C. Townes. Bởi sau thành công này ông được cấp trên giao cho trọng trách mới. Thực ra nhà khoa học Anthus Schawlow (là em rể của Townes) đã có nhiều công suy nghĩ để biến Maze thành Laser, nhưng mới trong phạm vi lý thuyết và tháng 8/1958 ông công bố phần lý thuyết đó trên tạp chí “Physical Review” rồi cũng dừng lại; để cho Theodora Maiman phát triển thêm lên. Theodora Maiman, là nhà khoa học của phòng thí nghiệm Hughes tại Malibu, bang California. Dựa vào lý thuyết và nền tảng thực nghiệm của Townes và Schawlow đã công bố, T. Maiman dành hơn hai năm đi sâu thêm, mở rộng thêm và trở thành người đầu tiên tìm ra tia Laser

Ngày 16/5/1960 là ngày đáng nhớ, bởi ngày này, T. Maiman chính thức tạo ra Laser từ thể rắn hồng ngọc. Tia sáng do ông tìm ra là luồng ánh sáng rất tập trung và có độ hội tụ lớn, hoàn toàn thẳng, rõ nét, thuần khiết, mầu đỏ lộng lẫy và bề dài bước sóng đo được là 0,694 micromet. Như vậy là giả thuyết mà Einstein nêu ra cách ngày ấy 54 năm đã được chứng minh.
Những năm tiếp theo, các nhà khoa học khắp nơi đã nối dài thành quả laser ra thành nhiều loại, bằng cách: đưa vào thanh hoạt chất thể khí (ví như carbonic CO2 hoặc He, Ne, Ar …) ta có tia laser từ thể khí; đưa vào đó arseniure (từ gallium) thì có tia laze từ bán dẫn; đưa vào đó dung dịch các chất nhuộm mầu hữu cơ thì cho ta laze lỏng; sử dụng oxy-iot vạn năng ta có laze hoá học; rồi laze rắn v..v.. Điều kỳ diệu là tuỳ theo hoạt chất mà tạo ra những mầu sắc khác nhau làm cho tia laze trở nên lung linh huyền ảo.

II.  Nguyên lý tạo ra Laser:

A.     Cơ sở lí thuyết:

Chúng ta cần thêm một vài khái niệm nữa để hiểu rõ nguyên tắc tạo ra Laser !
Sự lượng tử hóa trong nguyên tử làm cho những nguyên tử có những mức nguồn năng lượng gián đoạn .
Sự chuyển từ mức nguồn năng lượng này sang mức nguồn năng lượng khác phải xảy ra cùng với sự phát xạ ánh sáng .
Theo tiên đề Borh, nếu nguyên tử hay phân tử nằm ở trạng thái nguồn năng lượng cao hơn nguồn năng lượng ở trạng thái thấp nhất hay trạng thái cơ bản nó hoàn toàn có thể tự phát rơi xuống mức nguồn năng lượng thấp hơn, mà không cần kích thích từ bên ngoài. Một tác dụng hoàn toàn có thể xảy ra với sự rơi làm giảm trạng thái nguồn năng lượng là giải phóng nguồn năng lượng dư thừa ( ứng với hiệu hai mức nguồn năng lượng ) dưới dạng một phô ton ánh sáng. Nguyên tử hay phân tử kích thích có một thời hạn phát xạ đặc trưng, đó là thời hạn mà chúng vẫn giữ được trạng thái nguồn năng lượng kích thích cao hơn trước khi chúng chuyển xuống mức nguồn năng lượng thấp hơn và sinh ra photon. Từ thời hạn phát xạ của nguyên tử Einstein đã nghĩ ra một loại phát xạ mới : phát xạ cưỡng bức .

(c)

(b)

Còn ở trạng thái kích thích, nếu một nguyên tử được rọi với một photon đến có cùng nguồn năng lượng đúng chuẩn như nguồn năng lượng mà sự chuyển trạng thái hoàn toàn có thể xảy ra sự tự phát, nguyên tử hoàn toàn có thể bị cưỡng bức bằng photon đến để quay trở lại trạng thái nguồn năng lượng thấp hơn và phát ra một photon có cùng nguồn năng lượng chuyển trạng thái. Một photon riêng lẽ tương tác với một nguyên tử kích thích hoàn toàn có thể tạo ra hai photon phát xạ. Nếu những photon được xem là sóng thì sự bức xạ cưỡng bức sẽ giao động với tần số của ánh sáng tới, cùng pha ( thỏa mãn nhu cầu đặc thù phối hợp ) nên làm khuyếch đại cường độ của chùm sáng khởi đầu .
Vấn đề quan trọng nhất trong việc thu được phát xạ Laser cưỡng bức là dưới những điều kiện kèm theo cân đối nhiệt động lực học thông thường thì dân cư, số nguyên tử, hoặc phân tử ở mỗi mức nguồn năng lượng không thuận tiện cho việc phát xạ cưỡng bức. do những nguyên tử có khuynh hướng tự rơi xuống những mức nguồn năng lượng thấp hơn nên số nguyên tử hay phân tử ở mỗi mức sẽ giảm khi nguồn năng lượng tăng. Dưới những điều kiện kèm theo thông thường thì nguồn năng lượng ứng với một quang electron nổi bật ( 1 eV ) thì tỉ số giữa những nguyên tử ở trạng thái kích thích mức cao với trạng thái cơ bản mức thấp vào thời gian 1017, hầu hết toàn bộ những nguyên tử hay phân tử ở vào trạng thái cơ bản so với sự chuyển mức nguồn năng lượng ánh sáng khả kiến. một lí do khiến sự phát xạ cưỡng bức khó thu được trở nên hiển nhiên khi xem xét những sự kiện có năng lực xảy ra quanh sự phân hủy của một electron từ một trạng thái kích thích với sự phát xạ ánh sáng sau đó và tự phát. Ánh sáng phát xạ hoàn toàn có thể kích thích sự phát xạ từ những nguyên tử bị kích thích khác, nhưng một số ít hoàn toàn có thể gặp phải nguyên tử ở trạng thái cơ bản và bị hấp thụ chứ không phải gây ra phát xạ. do số nguyên tử ở trạng thái kích thích ít hơn nhiều số nguyên tử ở trạng thái cơ bản nên photon phát xạ có năng lực hấp thụ nhiều hơn, bù lại số photon cưỡng bức cũng không đáng kể so với phát xạ tự phát ( ở trạng thái cân đối nhiệt động lực học ) .
Cơ chế làm cho sự phát xạ cưỡng bức hoàn toàn có thể ép chế. là phải có số nguyên tử ở trạng thái kích thích nhiều hơn số nguyên tử ở trạng thái nguồn năng lượng thấp hơn, sao cho những photon có năng lực gây kích thích phát xạ nhiều hơn là bị hấp thụ. Do điều kiện kèm theo này là nghịch đảo trạng thái cân đối nên được gọi là sự nghịch đảo dân cư. Miễn là có nhiều nguyên tử ở trạng thái nguồn năng lượng cao hơn nhiều hơn nguyên tử ở trạng thái nguồn năng lượng thấp hơn, thì phát xạ cưỡng bức sẽ ép chế và thu được dòng thác photon. Photon phát xạ bắt đầu sẽ kích thích sự phát xạ của nhiều photon hơn những photon này sau đó lại kích thích sự phát xạ ra nhiều photon hơn nữa, cứ thế tiếp nối làm cho dòng thác photon tăng lên. Kết quả là ánh sáng phát xạ được khuyếch đại. nếu sự nghịch đảo dân cư chấm hết ( nguyên tử ở trạng thái cơ bản lấn áp thì phát xạ tự phát lại trở thành đa phần )
Sự nghịch đảo dân cư do hoàn toàn có thể được tạo ra qua hai chính sách cơ bản : hoặc tạo ra số dư thừa số nguyên tử hay phân tử ở trạng thái nguồn năng lượng cao, hoặc làm giảm dân số ở trạng thái nguồn năng lượng thấp. Nhưng so với hoạt động giải trí Laser liên tục phải chú ý quan tâm vừa làm tăng dân cư ở mức nguồn năng lượng cao vừa làm giảm dân cư ở mức nguồn năng lượng thấp. Nếu quá nhiều nguyên tử hay phân tử tích tụ ở mức nguồn năng lượng thấp thì sự nghịch đảo dân cư sẽ không còn và hoạt động giải trí laser sẽ dừng lại
Để tạo ra sự nghịch đảo dân cư cho cho hoạt động giải trí laser thì phải kích thích có tinh lọc những nguyên tử hay phân tử lên một mức nguồn năng lượng đặc biệt quan trọng. Ánh sáng và dòng điện là chính sách kích thích được chọn cho hầu hết Laser. Ánh sáng hoặc những electron hoàn toàn có thể cung ứng nguồn năng lượng thiết yếu để kích thích những phân tử hay

nguyên tử lên những mức nguồn năng lượng cao được chọn. Sau đó sẽ rơi xuống mức Laser cao .
Biểu diễn nguồn năng lượng Laser ba mức và bốn mức

Như đã nói phần trước lượng thời hạn mà một nguyên tử hay phân tử sống sót ở một trạng thái kích thích quyết định hành động nó bị cưỡng bức phát xạ và tham gia vào dòng thác photon hay mất đi nguồn năng lượng qua việc phát xạ tự phát. Các trạng thái kích thích thường có thời hạn sống khoảng chừng nano giây trước khi chúng giải phóng nguồn năng lượng một thời hạn không đủ lâu để chúng bị kích thích bởi những photon khác. Do vậy mức nguồn năng lượng cao phải có thời hạn sống lâu hơn ( trạng thái siêu bền ). Với thời hạn sống trong trạng thái này ( khoảng chừng micro giây đến mili giây ) những nguyên tử bị kích thích hoàn toàn có thể tạo ra một lượng đáng kể phát xạ cưỡng bức .
Ngoài việc tạo ra sự nghịch đảo dân cư, cũng cần yếu tố khác để khuyếch đại và tập trung chuyên sâu ánh sáng thành một chùm. Công việc này được thực thi trong một hộp cộng hưởng, nó phản xạ trở lại một số ít ánh sáng trở lại môi trường tự nhiên laser, và qua nhiều lần tương tác sẽ hình thành hay khuyếch đại cường độ ánh sáng .

B.    Mô hình cấu tạo

Gương phản xạ

Gương bán mạ

ống vật tư ( ống chứa vật tư )

Hệ thống cung ứng nguồn năng lượng

C.    Nguyên lý hoạt động:

( : e ở mức cơ bản. : e ở mức kích thích : quĩ đạo photon )
Bình thường những e ở mức cơ bản E1 .

sau đó cung ứng nguồn năng lượng ( bơm quang học ) để tạo ra thực trạng đảo ngược độ cư trú .

Lúc này những e đang ở trạng thái kích thích, chúng bức xạ cảm ứng phát ra photon, những photon tiên phong kích thích những e khác bức xạ. Một photon va chạm với những e của nguyên tử khác để rồi tạo ra hai photon, hai photon tạo ra bốn photon và cứ như thế số photon được nhân lên. Các photon sinh ra hoạt động theo những hướng khác nhau .

Một lượng lớn chúng thoát ra khỏi ống, một số ít còn lại chuyển dời dọc theo trục ống. Khi đến hai đầu ống chúng bị hai gương phản xạ lại, va chạm với những e của những nguyên tử khác đang ở trạng thái kích thích và khởi phát thêm bức xạ cảm ứng. Số photon cứ như thế tăng lên không ngừng, toàn bộ những sự kiện này diễn ra với vận tốc kinh hoàng, trong vài phần triệu giây .

Khi số photon hoạt động dọc theo trục ống tăng đến một cường độ nhất định, thì những photon này sẽ đi qua gương bán mạ, và tất cả chúng ta thấy một tia laser từ đó đi ra ngoài .

Sự phát xạ cưỡng bức trong hộp Laser

 

III.           Tính chất của Laser:

  • Độ định hướng cao: tia LASER phát ra hầu như là chùm song song do đó khả năng chiếu xa hàng nghìn km mà không bị tán xạ. Chùm sáng laser không còn tính song song chỉ do các hiệu ứng nhiễu xạ. được quyết định bởi bước sóng của ánh sáng và khẩu độ lối ra.
  • Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước sóng) duy nhất. Đây là tính chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.
  • Tính kết hợp: đoàn sóng Laser có thể dài tới cỡ vài trăm km điều này có nghĩa là các vân giao thoa vẫn có thể tạo thành khi chồng chất hai chùm sóng riêng biệt có hiệu quang lộ cỡ khoảng cách nói trên.
  • Tính hội tụ: mật độ năng thông đối với chùm Laser cỡ 1016 W/cm2 là hoàn toàn có thể.

 

IV.           Phân loại Laser:

A.     Môi trường khuyếch đại:

Môi trường khuyếch đại
Công suất đỉnh
Độ dài xung
Bước sóng
Công dụng
Khí
He – Ne
Argon
CO2
CO2 TEA

10 nW
210W
200W
5MW

Liên tục
Liên tục
Liên tục
20 ns

633 nm
488 nm
10.6 µm
10.6 µm

Máy quét mã vạch
Tiêu khiển, y học
Cắt, hàn
Xử lý nhiệt

Bán dẫn
GaAs
Al GaAs
GaInAsP

5 mW
50 mW
20 mW

Liên tục
Biến điệu
Biến điệu

840 nm
760 nm
1.3 µm

Đĩa laser
In laser
Truyền tin sợi quang
Chất rắn
Hồng ngọc
Nd : YAG
Nd : YAG ( QS )
Nd : YAG ( ML )
Nd : thủy tinh

100MW
50W
50MW
2KW
100TW

10 ns
Liên tục
20 ns
60 ps
11 ps

694 nm
1.06 µm
1.06 µm

1.06 µm

1.06 µm

ảnh toàn cảnh
gia công bán dẫn
vận dụng trong y học
điều tra và nghiên cứu xung ngắn
nấu chảy bằng laser
Chất lỏng
Chất màu
Rh6G

100 mW
10KW

Liên tục
10 fs

Có thể biến hóa
600 nm

Quang phổ
Nghiên cứu khoa học
Hóa học Hf
50MW
50 ns
3 µm

Làm vũ khí

V.  Một số ứng dụng quan trọng của Laser:

A.     Trong y học:

Nghiên cứu ứng dụng laser trong y học cũng khá sớm từ những năm 1962 – 1963 của thế kỷ trước. Lúc đầu laser được dùng để điều trị bệnh bong võng mạc, từ đó laser đã được sử dụng thoáng rộng trong y khoa, ứng dụng laser trong chẩn đoán và điều trị từ đó mở ra nhiều triển vọng trong chữa bệnh và làm đẹp cho con người .
Laser được ứng dụng trong chẩn đoán và điều trị có bước sóng nằm trong khoảng chừng từ 193 nm đến 10.6 µm, thuộc vùng tử ngoại, khả kiến và hồng ngoại gần, hoàn toàn có thể thao tác ở chính sách xung hay chính sách liên tục .
Hiệu ứng quang đông ( nhiệt ) : bức xạ laser có nguồn năng lượng vừa đủ và được giải phóng trong thời hạn thích hợp thì hoàn toàn có thể làm nhiệt độ vùng tổ chức triển khai tăng lên khoảng chừng 60-100 °C. Khi đó tổ chức triển khai sinh học bị động kết dẫn đến hoại tử. Ứng dụng của hiệu ứng nhiều trong nghành nhãn khoa, như : quang đông võng mạc, quang đông điều trị tân mạch hắc mạc, quang đông phù điểm vàng, …
Hiệu ứng bay hơi tổ chức triển khai ( nhiệt ) : tựa như như hiệu ứng quang đông, nhiệt độ vùng tổ chức triển khai tăng lên và khi đạt đến 300 °C, thì những matrix rắn của tổ chức triển khai sinh học nhận đủ nguồn năng lượng để bay hơi. Ứng dụng của hiệu ứng này trong phẫu thuật, chùm tia được dùng như chiếc dao mổ tạo ra những vết cắt nhỏ, không đau, ít chảy máu, vô trùng. Tiêu biểu là laser CO2, laser YAG, … biết với tên gọi là “ dao mổ nhiệt ” .

Thiết bị laser excimer điều trị tật khúc xạ của mắt
Hiệu ứng bóc lớp ( quang cơ – phi nhiệt ) : Chúng ta dùng những xung cực ngắn ( ns ­ – nanosecond ­ ), hiệu suất đỉnh cực cao, bước sóng vùng tử ngoại gần, chiếu vào tổ chức triển khai sinh học. Bức xạ laser vùng tử ngoại chỉ bị những thành phần hữu cơ hấp thụ, khi nguồn năng lượng hấp thụ đủ lớn, mạch hữu cơ bị đứt gãy, xảy ra những “ vi nổ ” từ đó nước bị đẩy ra khỏi tổ chức triển khai, sau cuối tổ chức triển khai sinh học giống như bị “ bóc từng lớp ” .

Laser excimer được ứng dụng trong y học với tên gọi là “ dao cắt lạnh ” ( phi nhiệt ). 2 trong nhiều ứng dụng quan trọng của laser excimer là phẫu thuật tạo hình tim mạch bằng laser chọc qua da và điều trị tật khúc xạ của mắt .
Bằng cách quét qua máu dự trử trong những ngân hàng nhà nước máu, laser hoàn toàn có thể diệt rất nhiều loại virus nguy hại như virus gây bệnh AIDS, sởi, herpes …

 

B.    Trong công nghiệp:

Sự tích hợp những pha được cho phép quy tụ ánh sáng laser thành một điểm nhỏ có đường kính khoảng chừng bằng bước sóng ( 10-4 cm ). Như vậy laser 1W hoàn toàn có thể quy tụ để có một cường độ 108 W / cm2 .. Chính nguồn năng lượng quy tụ cao như vậy nên dùng laser hiệu suất lớn để khoang, cắt, khắc hình ảnh lên sắt kẽm kim loại với độ đúng mực và vận tốc rất cao .

Dùng Laser để hàn vật tư đúng mực cao
Laser cường độ mạnh dùng cắt vật tư rất đúng mực và nhanh gọn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


C.    Trong khoa học:

1.      Đo khoảng cách bằng laser

ứng dụng của tia Laser trong phép đo khoảng cácch

Ánh sáng laser có tính xu thế nên chùm tia vẫn giử gược dộ mảnh của nó trong suốt quy trình Viral trên những khoảng cách rất lớn. chùm laser có hiệu suất chỉ vài oát cũng thuận tiện vượt qua khoảng cách Trái Đất và Mặt Trăng ( 384.000 km ) rồi bị mặt phẳng Mặt Trăng quay lại Trái Đất. Một chùm Tia Laser bắt đầu có size bằng cái bút chì thì khi lên Mặt Trăng nó có size bằng một vòng tròn đường kính vài km. Sự loe rộng này của chùm laser chỉ bằng 0.001 % khoảng cách Trái đất và Mặt Trăng .
Bằng cách đo thời hạn đi và về của chùm tia laser những nhà thiên văn hoàn toàn có thể dựng map Mặt Trăng. Trong thập niên 70 những nhà du hành trong phi hành đoàn Apollo đã để lại trên mặt Trăng những gương phản xạ đặt biệt có khả năg phản xạ chùm laser. Ánh sáng phản xạ được những kính thiên văn trên mặt đất Quan sát. Bằng cách này những nhà thiên văn hoàn toàn có thể xác lập quỹ đạo của Mặt Trăng với độ đúng chuẩn tới vài xentimét. so với khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng thì độ đúng mực tới một phần mười tỉ. Bằng cách triển khai những phép đo này từ những lục địa khác nhau những nhà thiên văn hoàn toàn có thể đo vận tốc trôi dạt của những mảng lục địa, tốc độ này là vài xentimét mỗi năm .

2.      Dùng laser tạo phản ứng nhiệt hạch:

Laser được dùng để làm nóng vật chất lên những nhiệt độ rất cao để tạo ra nguồn năng lượng hạt nhân trải qua sự tổng hợp những proton, như trong tâm của những ngôi sao 5 cánh. Các nhà vật lý thường sử dụng đơtêri và triti đó là những đồng vị của hydro thuận tiện tổng hợp hơn hydro .
Các xung laser bắn vào những viên tròn đường kính khoảng chừng 2 mm chứa vài miligam đơtêri và triti. Khoảng chục chùm tia laser có cường độ cực mạnh tập trung chuyên sâu chiếu đồng thời vào viên này từ toàn bộ những hướng, làm cho nó nổ co vào, dẫn đến áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp đơtêri-triti tăng lên rất cao ( trên 100 triệu độ ) để khởi phát sự tổng hợp proton. Chỉ trong khoảng chừng thời hạn vài phần tỷ giây, hiệu suất được hệ laser giải phóng cao hơn tổng hiệu suất của tổng thể những nhà máy điện của nước Mỹ. Ở nhiệt độ cao như vậy hỗn hợp đơtêri – triti sẽ va chạm kinh hoàng mất electron tạo thành hỗn hợp gọi là plasma. Vật chất khi này sẽ phình ra, tản mát và chưa đầy một phần tỷ giây những phản ứng sẽ lập tức dừng lại. Sự tổng hợp hạt nhân bằng laser chỉ hoàn toàn có thể dùng những xung laser, nên sẽ không thực tiễn nếu muốn dùng nó để tạo ra nguồn năng lượng với số lượng lớn, nhưng cũng đã giúp những nhà vật lý tạo ra được vật chất cực kỳ nóng và tìm cách giam hãm chúng bằng những từ trường cực mạnh, để một ngày nào đó sẽ sản xuất ra những lò phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có năng lực tạo ra đủ nguồn năng lượng cho mục tiêu thương mại. Lò phản ứng điều tra và nghiên cứu mang tên ITER ( International Thermonuclear Experimental Reactor ) do châu Âu, Nhật Bản, Mỹ và Nga đang thiết kế xây dựng tại Cadarache ( Pháp ), những nhà vật lý tìm cách giam giữ vật chất cực nóng trong từ trường cực mạnh .

3.      Ảnh toàn ký những hình ảnh ba chiều:

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của laser là chụp ảnh toàn ký ( holographie, tiếng Hy Lạp holos nghĩa là “ hàng loạt ” và graphos có nghĩa là “ viết ” ), một nghành khoa học được cho phép tạo ra những ảnh nổi ba chiều, mà không cần phải sử dụng những thấu kính. Ý tưởng này được hình thành vào năm 1947 do nhà
vật lý Dennis Gabor ( 1900 – 1979 ), và nhờ đó ông được giải Nobel vật lý 1971 .
Nhưng phải đến sự lên ngôi của laser thì người ta mới thực thi được .

Người ta dùng một chùm tia laser chia hai phần : phần thứ nhất gọi là “ chùm vật ”, được hướng đến vật cần chụp ảnh và được vật này phản chiều đến phim ; phần thứ hai gọi là “ chùm tựa ” ( hay chùm quy chiếu ), được gương phản xạ và đi thẳng đến gương mà không hề gặp vật. Hai chùm laser tương tác với nhau để tạo ra “ môtíp giao thoa ”, và môtíp này được phim lưu lại. Phim sẽ chứa hàng loạt những thông tin về những pha của sóng ánh sáng, đóng vai trò như thể “ âm bản ” của ảnh chụp thường thì .
Muốn đọc được những môtíp giao thoa và tái dựng lại hình ảnh nổi “ dương bản ”, phải dùng một chùm laser cùng thực chất với chùm đã được dùng để tạo ra môtíp. Khi bức tranh laser được chùm laser chiếu sáng, môtíp này tái tạo lại cấu trúc khoảng trống của vật, vật hiện ra ba chiều, lơ lửng trong không trung. Ảnh toàn ký trông rất thực, hoàn toàn có thể xoay chúng và phát hiện cả những phần của vật không hề thấy nếu nhìn đối lập nhưng trong trường hợp nhìn vật thật .
Ảnh toàn ký còn có một đặc thù rất là kỳ lạ : đó là mỗi phần của ảnh toàn ký đều chứa hàng loạt thông tin của cả bức ảnh. Nếu một phần bức tranh giao thoa tạo nên âm bản của ảnh toàn ký bị cắt mất, thì khi chiếu sáng phần còn lại bằng một chùm laser thích hợp, thì vẫn thu được hàng loạt bức ảnh, mặt dù độ sáng yếu hơn và với những phối cảnh hạn chế hơn. Sở dĩ có được như vậy là vì hàng loạt cảnh được ghi lại ở tổng thể những điểm của âm bản ảnh toàn ký. Nói cách khác, mỗi điểm của ảnh toàn ký chứa hàng loạt vật, một đặt điểm không có ở ảnh thường thì. Đó là tính toàn diện và tổng thể của ảnh toàn ký .
Hình ảnh ba chiều của phép chụp toàn kí

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.      Trong đời sống (Ứng dụng laser để đọc đĩa CD và DVD)…

Các đĩa CD ( đĩa compact ) và DVD ( Digital Versatile Disc, đĩa số hoá đa dụng ) là một hệ quang học lưu giữ thông tin. Người ta dùng một chùm laser để ghi thông tin lên một màng mỏng dính rất nhạy cảm với ánh sáng của đĩa, thông tin được mã số hoá bởi những lỗ nhỏ trên đĩa. Để khắc những lỗ nhỏ này đưòng kính của chùm tia laser cũng phải nhỏ bằng một micromét, chúng được khắc theo rảnh hình xoắn trôn ốc hoàn toàn có thể dài đến 5 km .
Đầu đọc là một chùm laser hồng ngoại, khi ánh sáng laser chiếu vào một lỗ, một phần đi vào tới tận đáy lỗ và bị đáy này phản xạ, trong khi phần còn lại bị mặt phẳng xung quanh lỗ phản xạ. Khi hai sóng ánh sáng tích hợp với nhau, chúng hoàn toàn có thể cùng pha hoặc ngược pha làm cường độ tăng hoặc giảm. Nếu ánh sáng tíơ không gặp lỗ sẽ không biến hóa cường độ. Sự đổi khác hay không biến hóa của cường độ chùm laser sẽ được một detector trong đầu CD đọc, và được chuyển hoá thành những chuỗi số 0 và 1, phản ánh mã nhị phân được ghi trên đĩa. tin tức sẽ được tái tạo lại gần tuyệt vời như những âm thanh và hình ảnh .
Đĩa laser có dung tích chứa thông tin khổng lồ

 

 

 

 

 

 

VI.           Triển vọng

A.     Chip laser  

Phát triển này là tác dụng nghiên cứu và điều tra của Intel, nhà phân phối chip lớn nhất quốc tế và Đại học California, SantaBarbara. Việc thương mại kinh doanh hóa công nghệ tiên tiến mới này chưa thể thực thi trước khi thập kỷ này kết thúc nhưng triển vọng về công nghệ tiên tiến trong công nghiệp chip là chắc như đinh sẽ làm rung động cả giới tiếp thị quảng cáo và công nghiệp máy tính
con chip như vậy sẽ chuyển tài liệu gấp 100 lần vận tốc so với chip lúc bấy giờ ở những thiết bị truyền thống lịch sử .
Kết quả là mang lại một năng lực tạo nên cho chíp máy tính hàng trăm hoàn toàn có thể là hàng ngàn tia laser sáng cực nhỏ .
Chip laser này sẽ tạo ra những luồng ánh sáng chứa tài liệu khổng lồ .

Phát minh này đã đạt được bởi sự link nền tảng của phốt pho và indi phát ra ánh sáng vào mặt phẳng của chip silicon đạt tiêu chuẩn khắc axít với những rãnh đặc biệt quan trọng. Các rãnh này quản lý và vận hành như “ người dẫn đường ” cho sóng ánh sáng .

B.    Mặt trời nhân tạo:

Các laser bức xạ ánh sáng rất đặc biệt quan trọng, đó là ánh sáng phối hợp. Ánh sáng do laser phát ra là một sóng điện từ có tần số và pha trọn vẹn xác lập. Tính tích hợp ấy là do hiệu quả ở lối ra được trực chuẩn đơn sắc. Những ứng dụng của laser tương quan mật thiết với đặc thù này .
Sự phối hợp những pha được cho phép quy tụ ánh sáng laser thành một điểm nhỏ có đường kính khoảng chừng bằng bước sóng ( 10-4 cm ). Như vậy laser 1W hoàn toàn có thể quy tụ để có một cường độ 108 W / cm2. Năm 1963, ngay sau khi ý tưởng ra laser hồng ngọc, bà Elsa Garmire ( hiện đang là giám đốc TT nghiên cứu và điều tra laser thuộc trường Đại Học tổng hợp Nam California ) đã chứng tỏ được rằng 1 xung laser hồng ngọc, có hiệu suất ở đỉnh 108 W, được quy tụ đến cường độ cao nhất là 1016 W / cm2 hoàn toàn có thể khoan những lỗ trên những lưỡi dao cạo râu và ion hóa không khí. Độ sáng rất cao của chùm laser hoàn toàn có thể gây nguy hại. Một laser He-Ne với hiệu suất 1 mW khi chưa quy tụ cũng đã có độ sáng bằng độ sáng của Mặt trời vào ngày nắng gắt, rất nguy khốn khi nhìn thẳng vào tia này. Các laser có hiệu suất mạnh hơn thì gây ra những tổn thương rất nhanh. Nhưng laser lại là công cụ rất tốt cho những nhà vật lý, những nhà khoa học tạo ra một môi trường tự nhiên có nguồn năng lượng rất cao trong khoảng chừng thời hạn ngắn. Việc này hoàn toàn có thể giúp những nhà khoa học, nhà vật lý trong việc tìm đến những chân trời kỹ năng và kiến thức mới của khoa học nói chung và vật lý nói riêng. Ngày nay những nhà khoa học, những nhà vật lý học đang đẩy nhanh công cuộc “ tìm hạt cơ bản của chúa ” bằng việc sản xuất ra máy gia tốc cực lớn LHC, song song đó với công nghệ tiên tiến laser những nhà khoa học đã thu nhận được nhiều tác dụng rất vĩ đại .
Chế tạo Mặt trời trong phòng thí nghiệm :
Bằng giải pháp bắn tia laser cực mạnh vào một quả cầu khí, những nhà khoa học Mỹ kỳ vọng sẽ làm không khí nén đặc nóng chảy, tạo ra một chuỗi phản ứng hạt nhân. Quá trình này sẽ giải phóng nhiệt lượng vô cùng lớn, khiến quả cầu nhỏ bé cháy sáng, phát nhiệt tựa như Mặt trời. Tia laser này do cơ sở National Ignition Facility ( NIF ) thuộc Phòng thí nghiệm vương quốc Lawrence Livermore tại bang California ( Mỹ ) tạo ra. Với tính năng hoàn toàn có thể Dự kiến tính năng của đầu đạn hạt nhân, tia laser của NIF hoàn toàn có thể được sử dụng trong nghành vật lý thiên thể, được cho phép những nhà khoa học đưa ra những điều kiện kèm theo giống với lõi hành tinh và hệ Mặt Trời mới .
Bằng việc xác nhận tia laser của NIF, Bộ Năng lượng Mỹ đã mở đường cho một loạt những thí nghiệm nhằm mục đích hoàn toàn có thể tạo ra sức nóng và áp suất như ở lõi Mặt Trời .
Theo những nhà khoa học, tia laser của NIF hoàn toàn có thể tạo ra nguồn năng lượng trong một loạt những thí nghiệm vào năm 2010 theo đúng tiềm năng đề ra là tạo đủ độ nóng và áp suất để đốt cháy những nguyên tử hydro trong tiềm năng hình tròn trụ nhỏ nhằm mục đích sản sinh ra nhiều nguồn năng lượng hơn. Ngoài ra, những nhà khoa học còn hy vọng hoàn toàn có thể tạo ra được một loại nguồn năng lượng sạch và bảo đảm an toàn từ việc đốt cháy những nguyên tử sửa chữa thay thế cho giải pháp tách nguyên tử .
Bằng cách quy tụ cường độ laser, ta hoàn toàn có thể tạo ra nguồn năng lượng cực lớn

Dự án đó trị giá 3,5 tỷ USD của Trung tâm Năng lượng Quốc gia Mỹ ở San Francisco (NIF), nhằm tạo ra nguồn năng lượng vô tận, có lợi cho môi trường.
Nơi thử nghiệm mặt trời nhân tạo là một “phòng thí nghiệm” bằng vỏ cầu thép, đường kính 9 mét, nặng 500 tấn. Giữa tâm vỏ cầu thép, người ta đặt một quả cầu khí (đường kính 0,1 m) và bắn phá nó bằng 192 tia laser cực mạnh từ các hướng khác nhau. Năng lượng từ các tia laser này gộp lại – trong vòng một phần tỷ giây – lớn gấp đôi tổng năng lượng thế giới tiêu thụ trong cùng thời gian. Dưới sức ép của các tia laser, quả cầu khí nóng chảy, dẫn tới các phản ứng nhiệt hạch, tương tự như trong nhân của Mặt trời.
Mặc dù ý tưởng về một nguồn năng lượng bất tận như Mặt trời đã có từ lâu, nhưng đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa thành công trong việc tạo ra các phản ứng nhiệt hạch trong nhân của một quả cầu khí. Lần này, với 3,5 tỷ USD và sự tham gia của gần 300 nhà khoa học, NIF hy vọng có thể cho ra mặt trời nhân tạo đầu tiên vào năm 2002.

C.    Tạo xung cực ngắn

Nhờ một hệ thống laser siêu mạnh, các nhà vật lý Mỹ hy vọng sẽ tạo ra được tia chớp ngắn nhất thế giới. Theo dự kiến, nó chỉ loé sáng trong vòng một phần nghìn tỷ tỷ giây (10 mũ -21 giây). Với chớp sáng loại này, người ta sẽ quan sát được những phản ứng hóa học cực nhanh trong hạt nhân.
Alexander Kaplan và Peter Shkolnilov, hai tác giả của dự án, cho biết chớp sáng được chế tạo nhờ việc dùng tia laser cực mạnh kích thích các điện tử, đẩy chúng lên cấp độ năng lượng cao hơn. Theo lý thuyết, khi các hạt này đồng thời bị hãm về trạng thái đứng im, chúng sẽ phóng ra một tia chớp cực ngắn.
Hệ thống laser cũng sản sinh ra một từ trường siêu mạnh – mạnh gấp 10 tỷ lần từ trường trái đất. Do vậy, người ta cũng có thể sử dụng nó để nghiên cứu tính chất của những thiên thể lạ trong vũ trụ, ví như sao neutron.
Trước đó, một số nhà nghiên cứu khác cũng đã đạt được nhiều thành tựu trong việc chế tạo xung laser ở cấp độ vài trăm atto giây (1 atto giây = 10 mũ -18 giây). Một nhóm khoa học châu Âu đã tạo ra các xung laser cỡ 250 atto giây. Và tháng 11, các nhà khoa học Áo, Đức và Canada đã tạo được những xung bức xạ trong phổ tia X kéo dài 650 atto giây.
Những chớp ngắn loại này cho phép nghiên cứu thế giới vi mô và những phản ứng trong hạt nhân. Ví dụ, sự hình thành và tan rã của một liên kết hóa học, hay sự dao động của một nguyên tử trong liên kết hóa học, thường chỉ xảy ra trong quãng thời gian femto giây (10 mũ -15 giây) hoặc pico giây (10 mũ -12 giây).
Hiện nay, việc chế tạo các xung laser cỡ femto giây đã trở thành bình thường. Chúng được sử dụng để chụp những bức ảnh sắc nét của những vật thể chuyển động nhanh.

Việc chụp ảnh so với những vật hoạt động cực nhanh :

Để chụp một chiếc lá rơi, bạn chỉ cần một chiếc máy ảnh thường, vì lá rơi chậm. Nhưng để chụp một chiếc xe máy lao vụt qua, bạn cần một máy ảnh có tốc độ mở 1/1000 giây, vì chỉ như vậy bạn mới hạn chế được độ dịch chuyển của xe (còn khoảng 5 cm), để có một bức ảnh rõ nét.
Với các hiện tượng khác cũng vậy. Khi mà nhân loại đi dần tới những chân trời kiến thức: vô cùng lớn của vũ trụ, vô cùng nhỏ của thế giới vi hạt, vô cùng nhanh của các quá trình vật lý cấp độ nguyên tử, họ cần có những công cụ mới, tốt hơn, nhạy hơn, nhanh hơn, chính xác hơn… và Laser chính là công cụ hữu ích đó.
Mới đây, một nhóm khoa học gồm các nhà vật lý Áo, Canada và Đức công bố, họ có thể tạo ra và xác nhận sự hiện diện của những xung bức xạ trong phổ tia X có độ dài cỡ 1 phần tỷ của 1 phần tỷ giây (chính xác là họ đã ghi nhận được sự tồn tại của một xung có độ dài 650 atto giây)!
Để thấy được sự tinh tế của các bức xạ cấp độ atto giây, các bạn có thể tưởng tượng, nếu bạn tạo ra một xung ánh sáng bình thường trong 1,28 giây, thì xung ánh sáng đó sẽ vươn tới mặt trăng. Trong khi đó, một xung bức xạ tia X tạo ra trong 650 atto giây chỉ bằng vài phần tỷ mét, nghĩa là chỉ dài như một con virus!
Trước đó, việc hoàn thiện hóa các xung laser ở cấp độ 1 phần triệu tỷ giây (femto giây) đã giúp nhân loại tiến bộ vượt bậc trong việc hiểu biết các quá trình phản ứng hóa học (giải thưởng Nobel hóa học năm 1999 đã được trao cho một nhà hóa học Mỹ gốc Ai Cập vì những cống hiến của ông trong việc sử dụng các bức xạ ở cấp độ femto giây vào nghiên cứu các phản ứng hóa học). Nay, với kỹ thuật cao hơn, các xung bức xạ ở cấp độ atto giây sẽ giúp nhân loại có thể “chụp ảnh” chuyển động của các electron bên trong nguyên tử, hay sự bứt tách electron từ nguyên tử dưới tác dụng của một photon năng lượng cao.

Hệ thống tia laser để chụp hình những electron trong những phản ứng hóa học .
ứng dụng xung laser cực ngắn vào việc chụp hình những electron trong phản ứng

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D.    Việc tạo ra từ trường mạnh nhờ laser:

Bằng cách bắn những chùm laser cực mạnh vào một chất liệu đặc biệt, các nhà khoa học Anh mới đây đã tạo ra một đám mây khí sôi sục ở trạng thái plasma. Từ trung tâm đám khí xuất hiện một từ trường mạnh chưa từng thấy. Hiện tượng này có thể so sánh với những gì đang xảy ra trong nhân của những sao nơtron.
Khi các ngôi sao không còn phát sáng nữa, chúng co lại thành sao lùn trắng hay sao nơtron. Trong nhân của chúng, vật chất tồn tại ở dạng plasma, gồm các hạt tích điện sôi sục. Theo giả thuyết của các nhà vật lý, những ngôi sao này phát ra một trường điện từ cực lớn. Đến nay, người ta chưa có cách gì để kiểm chứng giả thuyết trên, bởi không có cơ hội quan sát trường điện từ ở khoảng cách xa.
Nhóm nghiên cứu của Michael Tatrakis, Đại học London, dường như đang tiến dần tới câu trả lời về bí mật của các sao nơtron, khi họ tạo ra một một môi trường gần giống nhân của chúng bằng thực nghiệm. Nhóm khoa học sử dụng hệ thống laser của Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton (Anh), bắn ra chùm laser với bức xạ cực đại 90.000 tỷ Watt/1cm2 trong thời gian một phần tỷ giây.
Dưới tác dụng của chùm laser này, vật liệu bốc hơi thành một đám khí nóng, gồm các hạt tích điện. Ở trung tâm dày đặc nhất của đám khí đã xuất hiện một trường điện từ T = 34.000 Tesla, mạnh gấp một tỷ lần từ trường của trái đất. Trước đó, chưa có nhóm khoa học nào làm được một kỳ tích như vậy.
Với kết quả này, các nhà khoa học hy vọng sắp tới có thể tạo ra điều kiện giống hệt như ở các sao nơtron, nhằm kiểm nghiệm những lý thuyết của ngành vật lý thiên văn về dạng thiên thể này. Tuy nhiên, điều đó có vẻ không dễ dàng chút nào, bởi từ trường ở các sao nơtron được dự đoán là mạnh tới 1 tỷ Tesla.

E.     Giấc mơ “đi ngược thời gian” có thể thành hiện thực:

Khi bắt thời gian quay, ta có thể trở về quá khứ.
Đây không phải là chuyện giật gân, cũng không phải là viễn tưởng, bởi vì chúng được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sáng sủa và những kiểm nghiệm khoa học mới nhất của GS Ronald Mallet, Đại học Connecticut, Mỹ. Ông cho rằng chúng ta có khả năng đi ngược thời gian!
Mallet không đi theo cách tiếp cận của các nhà nghiên cứu máy thời gian khác, cho rằng vũ trụ có những cấu trúc xoắn ốc, những “lỗ sâu đục” và chúng ta hầu như không có khả năng xâm nhập, vì nó đòi hỏi một “năng lượng âm” rất lớn. Ông cũng không theo quan điểm của nhà logic học Kurt Goedel, người đầu tiên khởi xướng thuyết máy thời gian, cho rằng sự hiện hữu của một “vũ trụ quay” là điều tất yếu. Hoàn toàn theo cách ngược lại, Mallet đã dựa trên những nền tảng vật lý sáng sủa nhất: Thuyết không gian cong của Einstein và thuyết lượng tử ánh sáng.
Vùng trũng thời gian:

Mỗi thiên thạch, khi hoạt động đều gây ra một trường mê hoặc tác động ảnh hưởng tới khoảng trống và thời hạn xung quanh nó, ảnh hưởng tác động này tỷ suất thuận theo khối lượng của thiên thạch. Trong những trường hợp nhất định, những ” gợn sóng ” trong khoảng trống gây ra bởi những hoạt động trên hoàn toàn có thể làm thời hạn bị uốn cong. Tương tự như một viên sỏi đặt trên chiếc gối mềm, không-thời gian ( hệ toạ độ 4 chiều, trong đó thời hạn là chiều thứ 4 ) cũng có những vùng trũng tựa như. Cũng theo những giám sát kim chỉ nan thì, “ bằng cách nào đó ”, thời hạn hoàn toàn có thể bị làm trũng đến mức nó không còn chạy thẳng nữa mà sẽ chạy theo vòng tròn .
Tác dụng của trường mê hoặc của thiên thể lên những vật xung quanh

Trước nay, các nhà khoa học đều nhất trí cho rằng trung tâm hấp dẫn chính là trung tâm của không-thời gian bị bẻ cong, và họ dồn mọi nỗ lực nghiên cứu theo hướng ấy. Mallett đi theo hướng khác. Ông nghiên cứu các thuộc tính của ánh sáng theo thuyết tương đối rộng và thuyết lượng tử. Theo đó, ánh sáng thực ra không có khối lượng, nhưng nó có thể bị bẻ cong khi đi qua một trường hấp dẫn cực lớn và khi đó không gian cũng bị bẻ cong.
Năm ngoái, trong một bài đăng trên tạp chí khoa học New Scientist, Mallett đã chỉ ra rằng, tia laser khi chuyển động trên đường tròn sẽ sản sinh ra một trường xoáy xung quanh nó. Mới đây, ông lại giả định rằng những trường xoáy ánh sáng loại này đang giãn nở dần trong không-thời gian. Nhưng, để xảy ra một trường hợp đó thì theo tính toán lý thuyết, cần có một laser thứ hai. Khi nó chuyển động ngược chiều với tia laser thứ nhất, cường độ của nó cũng được tăng lên tương ứng. Khi đó không gian và thời gian sẽ hoán vị vai trò cho nhau và thời gian sẽ “quay” ở phía trong của vòng laser!

Sự trôi thông thường của thời hạn
Cỗ máy thời hạn

Theo đó, về mặt lý thuyết, loài người có thể tìm ngược về quá khứ của mình, ít nhất cũng về đến thời điểm mà vòng tròn được khép kín.
Một vấn đề cơ bản nhưng rất khó giải quyết, đó là: Khi bắt thời gian chạy vào một vòng tròn, ta cần một năng lượng lớn khủng khiếp. Việc tạo ra nguồn năng lượng này nằm ngoài khả năng của chúng ta hiện nay. Mallet đề nghị giải pháp “hãm thời gian” để giảm đòi hỏi năng lượng.Theo định luật “nếu ánh sáng càng chậm dần thì mức độ nhiễu loạn trong không-thời gian càng lớn” và nhiễu loạn này sinh ra năng lượng hỗ trợ cho việc bẻ cong thời gian.

Mallet muốn dùng chiếc máy thời gian laser “hãm” ánh sáng làm cho nó chuyển động chậm đến mức có thể. Cuối cùng, ông đã làm được một điều kỳ diệu: Hãm ánh sáng từ tốc độ 300.000 km/s tới lúc nó dừng lại hoàn toàn! “Điều đó đã mở ra một vùng trời mới mà chúng ta chưa bao giờ dám mơ tưởng đến”, Mallet nói.
Tuy nhiên, việc “hãm” tốc độ ánh sáng trên chỉ có thể thực hiện ở môi trường nhiệt độ sát gần điểm không tuyệt đối (-273 độ C). Chính vì thế, nếu thử nghiệm chế tạo máy thời gian của Mallet thành công thì chúng ta vẫn phải đối đầu với một vấn đề hết sức nan giải: Làm thế nào để cơ thể con người có thể thích ứng được với nhiệt độ “băng hà” ấy để “du hành” trong thời gian?
(Hiện nay, Mallett mới chỉ tiến hành những thực nghiệm nhỏ. Bước thứ nhất là đo những tác động của vòng quay laser vào một nguyên tử đơn).


TÀI LIỆU THAM KHẢO:

  • David Halliday ( tháng 5/2007), cơ sở vật lý, tập 6: quang học và vật lý lượng tử, Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Tây, trang 143-148; 285-292; 307-314.
  • Trịnh Xuân Thuận, Phạm Văn Thiêu,  Ngô Vũ dịch, Những con đường của ánh sáng, tập II, nhà xuất bản Trẻ 2008.

Các tài liệu từ internet :

Rate this post
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments