Tháng 10, 2017
Thứ sáu
Thứ Tư, ngày 02/09/2015 19:00 PM (GMT+7)

Albert Einstein đã nhận định sai lầm về cơ học lượng tử?

Các nhà vật lý học đã xác nhận rằng các hạt alpha ở khoảng cách xa nhau có thể tác động lẫn nhau và hoạt động theo những cách khá kì lạ mà không thể giải thích theo những định luật vật lý thông thường.

Sự thay đổi kì lạ này được biết đến với tên gọi “tác động lượng tử ma quái”. Và cho dù đã có khá nhiều thí nghiệm chứng minh rằng tác động này tồn tại nhưng đây là lần đầu tiên, điều này được biểu lộ thông qua thí nghiệm phát xạ qua khe hở. Thí nghiệm đã chứng minh được rằng Albert Einstein đã có những nhận định sai lầm về cơ học lượng tử.

Albert Einstein đã nhận định sai lầm về cơ học lượng tử? - 1

Nguồn:  Travis Morgan/Flickr

Theo lý thuyết lượng tử, các hạt alpha bình thường sẽ không xuất hiện trong tự nhiên trừ trường hợp chúng rơi vào trạng thái bị dồn nén và chồng chất lên nhau. Các hạt alpha cũng có thể mắc vào nhau. Điều này có nghĩa rằng chúng sẽ liên kết chặt chẽ với nhau và tính chất tự nhiên của chúng sẽ thể hiện rõ khi chúng gắn với nhau thành từng cặp đối nghịch.

Albert Einstein đã nhận định sai lầm về cơ học lượng tử? - 2

Nguồn: agsandrew/Shutterstock.com

Khi nghiên cứu một hạt alpha, bạn không những phải đo lường nó trong điều kiện bình thường khi chúng xuất hiện chỉ trong một khoảnh khắc mà còn phải xác định được tính chất của hạt liên kết thành cặp với hạt alpha đang được nghiên cứu. Và việc nghiên cứu này phải diễn ra đồng thời và ngay lập tức khi cặp hạt alpha xuất hiện bất kể chúng có tách xa nhau như thế nào.

Chính vì thế, Einstein và nhiều nhà vật lý khác đã nghi ngờ về sự tồn tại của sự liên kết lượng tử bởi nếu lý thuyết này có thật thì thông tin truyền đi giữa hai hạt alpha liên kết với nhau sẽ nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Và điều này nghe thật phi lý.

Trong cuộc nghiên cứu mới nhất với sự tham gia của nhiều nhà vật lý đến từ Hà Lan, Anh Quốc, Tây Ban Nha về các cặp hạt alpha liên kết với nhau đã được tách xa 1,3 km. Dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu B. Hasen đến từ Đại học công nghệ Delft, Hà Lan, nhóm các nhà khoa học đã tiến hành đo đạc một hạt electron trong khi một nhóm khác cùng lúc quan sát tác động lên hạt electron ghép cặp còn lại.

Cuộc nghiên cứu này dựa trên thí nghiệm cổ điển Bell diễn ra vào thập niên 1960 bởi nhà khoa học người Ai Len, John Bell nhằm mục đích tìm ra cách giải thích thuyết phục hơn cho lý thuyết liên kết lượng tử.

Dựa trên những quan sát khách quan của các cộng đồng các nhà khoa học thế giới thì mối liên kết giữa các hạt alpha ghép cặp sẽ ngày càng trở nên mờ nhạt nếu gia tăng khoảng cách giữa chúng lên. Và cuối cùng, mối liên kết sẽ biến mất. Tuy nhiên theo lý thuyết lượng tử thì không có giới hạn nào trong khoảng cách giữa các mối liên kết.

Trải qua hơn 30 năm sau đó, thí nghiệm Bell đã được thực hiện lại rất nhiều lần nhằm chứng minh lý thuyết liên kết lượng tử là có thật. Tuy nhiên, trong tất cả những lần thử nghiệm đó, các nhà khoa học đều sử dụng khe hở phóng xạ và dùng liên kết photon. Cách thử nghiệm này đo lường dựa trên tốc độ di chuyển cực nhanh của photon và rất khó để điều khiển theo ý muốn. Điều này dẫn đến 80% các hạt đã bị tiêu biến trước khi được nghiên cứu, khiến cho kết quả không mang tính thuyết phục.

Trong nhiều nỗ lực thay thế cách dùng khe hở phóng xạ, nhiều nhà vật lý sử dụng liên kết ion thay vì dùng liên kết photon. Nhưng điều này lại dẫn đến một khó khăn khác: rất khó để tách các ion kết cặp đủ xa để loại trừ những tác động vật lý thông thường giữa chúng với nhau.

Kĩ thuật nghiên cứu mới cố gắng loại trừ những sai sót đó bằng cách kết hợp dùng photon với electron. Điều này sẽ khiến cho kết quả được đo lường dễ dàng hơn. Để thực hiện thí nghiệm này, nhóm các nhà khoa học đã kết cặp thành vòng 2 hạt electron và hai hạt photon với nhau. Sau đó hai hạt electron sẽ được chia tách ra và đặt ở hai phòng thí nghiệm cách nhau 1,3 km. Trong khi đó các hạt photon sẽ được gửi đến một địa điểm thứ 3 và được chia tách theo cách tương tự.

Nhóm khoa học đã thực hiện 245 lần thử nghiệm, so sánh với các electron kết cặp và rút ra kết luận rằng những giới hạn trong thí nghiệm Bell đã được phá bỏ.

Điều này có ý nghĩa rằng “tương tác ma quái” trong cơ học học lượng tử thật sự tồn tại. Và kết luận này không thể bị bác bỏ trong hầu hết các thí nghiệm về phóng dẫn qua khe hở.

“Đây là một thí nghiệm rất tuyệt vời” Anton Zeilinger, nhà khoa học dẫn đầu trong những thí nghiệm tương tự ở Đại học Vienna, Áo viết trên tạp chí New Scientist: “Họ đã cải tiến thành công những kĩ thuật trong việc tiến hành các thí nghiệm cổ điển. Không còn bất kì nghi ngờ hay kiểm chứng cần thiết nào nữa đối với lý thuyết liên kết lượng tử”.

Lý thuyết này có những ứng dụng rất lớn trong thực tế. Hơn hết là những bước tiến lớn đầy hứa hẹn trong lĩnh vực mã hóa lượng tử. Trong một tương lai không xa, những hệ thống bảo mật hoàn toàn vô hiệu hóa các đòn tấn công của tin tặc dựa trên nền tảng là các mối liên kết giữa các hạt alpha. Hệ thống này sẽ đảm bảo an ninh mạng cho toàn thế giới. 

Phan Thanh (Science Alert)

Tin đọc nhiều

Phá vỡ mọi kỷ lục, động cơ đẩy mới của NASA mở ra cơ hội chinh phục Sao Hỏa Động cơ đẩy X3 mới của NASA dùng cho các thế hệ tên lửa tiếp...
Cách mạng Công nghiệp 4.0: Cần hiểu đúng để áp dụng hiệu quả Các chương trình đào tạo cần phải thay đổi về phương thức,...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...