Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học hòa trộn phân tử và ánh sáng lại làm một

Lần đầu tiên trong lịch sử khoa học, các nhà vật lý học Liên hiệp Vương Quốc Anh đã hòa trộn thành công phân tử với ánh sáng trong nhiệt độ phòng.

Thường thì vật chất và ánh sáng là hai phạm trù hoàn toàn khác nhau, nhưng bằng cách “bắt nhốt” một hạt ánh sáng (photon ánh sáng) và một phân tử trong một lồng gương vàng siêu nhỏ.

Thành công của thử nghiệm này lớn hơn bạn tưởng tưởng nhiều, nó sẽ mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới cho việc biến đổi vật chất về cả mặt vật lý và hóa học, thay đổi cách mà chúng ta xử lý các thông tin lượng tử.

Bước tiến mới này thực ra không mới lắm, khi mà trong quá khứ việc “hòa trộn” này đã từng thành công rồi. Khác biệt lớn ở chỗ thử nghiệm này chỉ có thể thành công trong môi trường nhiệt độ cực lạnh.

Ảnh minh họa photon.

Với việc thử nghiệm thành công với môi trường nhiệt độ phòng, các nhà nghiên cứu đã bước một bước rất dài trong việc “tiếp cận phân tử dễ hơn về mặt hóa học”. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ thấy được nhiều thử nghiệm tuyệt vời hơn nữa trong tương lai.

“Giờ đây chúng ta có thể mở rộng phạm vi thử nghiệm về vật chất và ánh sáng lên một mức độ mới, làm được những việc mà trước đây vốn tốn rất nhiều tiền bạc và việc thực hiện lại rất khó khăn.. Ta có thể dùng ánh sáng để thay đổi cấu trúc hóa học của từng phân tử một. Theo như lời nhà nghiên cứu Ortwin Hess từ Đại học Hoàng gia Anh, bước đột phá này có thể hữu dụng trong vật lý lượng tử, ánh sáng có thể được sử dụng để lấy thông tin từ vật chất mà không cần mất nhiều công sức.

“Thử nghiệm này là một bài kiểm tra xem ánh sáng có mang tính chất lượng tử không và rõ ràng rằng, kết quả đúng như các nhà khoa học dự đoán. Đây là khám phá xóa bỏ ngăn cách giữa giả thuyết và thực tiễn. Các nhà nghiên cứu đều bất ngờ việc tự nhiên hoạt động y như các giả thuyết mà chúng ta đã đưa ra.

Ảnh minh họa vật chất lượng tử.

Chính xác thì người ta dùng cách gì để trộn lẫn ánh sáng và vật chất vậy? Các phân tử có khả năng phát ra các photon (những giọt sáng nhỏ) khi trạng thái năng lượng của chúng thay đổi. Thường thì các photon này sau khi rời khỏi phân tử, chúng sẽ đi luôn và không quay trở về nữa (như người yêu cũ của tôi vậy). Chúng sẽ không hòa trộn được với nhau được nữa.

Nhưng các nhà nghiên cứu đã tạo ra một cái bẫy cực nhỏ, có thể nhốt lại những photon này ngăn không cho chúng thoát ra (như những gì tôi đã làm với người yêu cũ vậy)..

Điều này khiến cho năng lượng dao động đi và lại giữa phân tử và photon liên tục, tạo ra một trạng thái nửa vật chất nửa ánh sáng.

Cái bẫy này như một sảnh siêu nhỏ bằng gương vậy, nhỏ tới mức có thể “bắt giữ” photon được thì bạn hiểu rồi đó. Và trong một khoảng không gian nhỏ như vậy, ánh sáng không còn lựa chọn nào khác ngoài hợp nhất với vật chất.

Giờ đây, khi mà thử nghiệm này đã có thể đạt được thành công tại nhiệt độ phòng, một chân trời mời về khám phá cấu trúc vật chất cũng như những quá trình xử lý ánh sánh (như quang hợp chả hạn). Chúng ta vẫn chưa biết chắc rằng tương lai đang còn những món quà gì đang chờ đợi.

Tham khảo ScienceAlert