Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 25/02/2013 21:30 (GMT+7)

Photon là boson hay fermion??

Các nhà vật lý thường kể cho chúng ta nghe câu chuyện rất cơ bản về hai loại hạt là boson với mômen động lượng riêng (hay spin) là số nguyên, và loại hạt fermion với spin bán nguyên. Boson bao gồm cả các hạt vật chuyển lực ví dụ như các photon, W, và Z, và chúng tuân theo hàm phân bố Bose – Einstein. Một hệ quả quan trọng của sự phân bố này là có thể có nhiều boson cùng tự do chiếm lĩnh cùng một trạng thái lượng tử, dẫn đến một hiện tượng gọi là hiện tượng ngưng tụ Bose-Einstein và sự tạo thành laser.Trong khi đó, fermion bao gồm các hạt vật chất cơ bản (ví dụ như quark, electron…) và bị chi phối bởi phân bố Fermi – Dirac. Các fermion khác nhau không thể cùng tồn tại trong một trạng thái lượng tử, và đưa đến cho chúng ta các cấu trúc vỏ nguyên tử và các tính chất hóa học …

Lý giải không đơn giản

Nguyên lý mà các hạt với spin nguyên bị chi phối bởi thống kê Bose-Einstein trong khi đó các hạt có spin bán nguyên thì theo các tính chất Fermi-Dirac được chứng minh bởi toán học của lý thuyết trường lượng tử. Nhưng nhiều nhà vật lý, kể cả sau này là Richard Feynman, đã từng gặp những vấn đề với một thực tế rằng không có một lý giải đơn giản nào cho sự liên hệ này và nó tạo ra những sự thừa nhận đơn giản. Thật vậy, người ta từng cố suy xét rằng sự thừa nhận này có thể không thể giữ được trong các lý thuyết tổng quát hơn, ví dụ như lý thuyết dây.Dmitry Budker và Damon English của Đại học California, Berkeley đã đi đến quyết định họ cần phải tiến hành kiểm chứng nguyên lý này, được biết đến như là định lý phân bố spin (spin-statistic theorem) trước đó. Họ biết rằng cơ hội để bác bỏ một lý thuyết là rất nhỏ, nhưng vẫn cho rằng điều này dù sao vẫn rất quan trọng để tiến hành thí nghiệm. Và như Budker chỉ ra, sự phát hiện của sự vi phạm đối xứng (CP violation) trong vật lý hạt cũng là không được đoán trước, và cũng không có ngay lập tức một “kháng án” lý thuyết nào nhưng nay nó đã là trong những cấu tử chính trong việc lý giải tại sao vũ trụ lại chứa vật chất sáng và chất tối. “ Thí nghiệm của chúng tôi có độ rủi ro cao nhưng trả giá cũng rất đáng ” – Dmitry Budker nói – “ trong đó chúng tôi cực kỳ không ý định phản bác lại những lý thuyết cũ nhưng nếu chúng tôi làm được, nó có thể sẽ là một phát hiện mang tính cách mạng ”.Budker và English cùng với Valeriy Yashchuk ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Berkeley đã nghiên cứu hai trường hợp riêng của quá trình hấp tụ hai photon của các nguyên tử Barium (Ba) trong đó mômen động lượng tổng cộng của các nguyên tử sẽ dịch chuyển từ 0 đến 1. Cơ học lượng tử cho chúng ta biết rằng không thể xây dựng một hàm sóng hai hạt với một mômen động lượng tổng cộng là 0 nếu hàm sóng là đối xứng (với sự trao đổi hạt) như là một trường hợp cho các boson khác nhau. Mặt khác, nếu các photon là boson thì không thể xảy ra một quá trình hấp thụ một cặp photon có cùng tần số.

Không có hấp thụ

Các nhà nghiên cứu đã chiếu hai chùm tia laser xanh (green laser) từ hướng ngược nhau vào một chùm nguyên tử Barium được chứa trong một hốc quang học với năng lượng kết hợp của hai photon bằng với năng lượng hấp thụ của nguyên tử Barium (hình 1). Và họ đã tìm ra rằng các tần số của hai chùm tia khác nhau chút ít so với một hấp thụ được quan sát bằng cách đo photon phát ra từ Barium khi hủy kích thích. Nhưng họ không quan sát được sự hấp thụ đó khi các tần số là khác nhau, và chứng minh rằng photon thực sự là boson.Budker và David DeMille (nay làm tại Đại học Yale), đã từng công bố các kết quả về một thí nghiệm tương tự được tiến hành năm 1999, cũng từng chỉ ra rằng photon có các hành vi của boson. Tuy nhiên, thí nghiệm mới đây chính xác hơn rất nhiều nhờ sự cải tiến của thí nghiệm để giảm thiểu sự bất định của kết quả tới ba cấp – chứng minh rằng kết quả mới tốt hơn tới mức 4 phần 10 11với độ tự tin trên 90%. Theo Budker, độ chính xác có thể được cải tiến từ 100 đến 1000 lần bằng cách cải tiến độ ổn định của các chùm laser và tăng cường hiệu suất, và giảm thiểu các nhiễu từ các detector.

Lợi ích thực tế

Budker bổ xung rằng thí nghiệm trên thực tế mang lại nhiều lợi ích. Ông nói rằng chúng có thể đo được những quá trình chuyển mức hai photon cực yếu bởi sự tách mức siêu tinh tế mà trước đó chưa thể phát hiện và có thể được sử dụng trong loại đồng hồ nguyên tử mới siêu chính xác. Có thể xem chi tiết công trình này trên bài báo mới xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters .

Xem Thêm

Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.
Ứng dụng công nghệ số toàn diện là nhiệm vụ trọng tâm của VUSTA giai đoạn tới
Ứng dụng công nghệ số toàn diện, xây dựng hệ sinh thái số là bước đi cấp thiết nhằm nâng cao hiệu quả quản trị và phát huy sức mạnh đội ngũ trí thức của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA). Qua đó cho thấy, VUSTA không chỉ bắt kịp xu thế công nghệ mà còn chủ động kiến tạo những giá trị mới, khẳng định vai trò tiên phong của đội ngũ trí thức trong thời đại số.

Tin mới

Nhìn lại năm 2025: Những con số biết nói thể hiện sự đóng góp đối với xã hội từ các tổ chức KH&CN trực thuộc VUSTA
Năm 2025, các tổ chức KH&CN trực thuộc Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam đã để lại nhiều dấu ấn đậm nét, là minh chứng sinh động cho vai trò tiên phong của KHCN trong phụng sự xã hội. Hàng trăm đề tài, dự án KH&CN được triển khai hiệu quả đã lan tỏa giá trị thiết thực trong chăm sóc sức khỏe, xóa đói giảm nghèo, đào tạo nguồn nhân lực, bảo vệ môi trường và phản biện chính sách.
Thanh Hoá: Phản biện đề án tiêu úng kênh Bắc Sông Chu, Nam sông Mã
Sáng ngày 18/12, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Thanh Hóa (Liên hiệp hội) tổ chức Hội thảo khoa học phản biện “Đề án nghiên cứu các giải pháp tiêu úng cho khu vực các huyện Yên Định, Thiệu Hóa, Thọ Xuân, Ngọc Lặc sau khi hệ thống kênh Bắc Sông Chu - Nam sông Mã đưa vào khai thác, sử dụng” do Sở Nông nghiệp và Môi trường làm cơ quan soạn thảo.
Quảng Trị: Ông Nguyễn Xuân Tuyến làm Chủ tịch Hội Luật gia
Sáng ngày 17/12, Hội Luật gia tỉnh Quảng Trị tổ chức Đại hội đại biểu Hội Luật gia tỉnh lần thứ I, nhiệm kỳ 2025 - 2030. Dự đại hội có ông Nguyễn Chiến Thắng, Phó Bí thư Tỉnh ủy, Chủ tịch Ủy ban MTTQVN tỉnh Quảng Trị; ông Trần Công Phàn, Phó Bí thư Đảng ủy, Phó Chủ tịch Thường trực Hội Luật gia Việt Nam.
Đoàn Thanh niên VUSTA trao yêu thương, lan tỏa tri thức tới điểm trường Ấm Hiêu, tỉnh Thanh Hóa
Ngày 18/12, Ban Chấp hành Đoàn Thanh niên Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) tham gia Lễ khánh thành Cụm công trình thư viện và nhà vệ sinh tại điểm trường Ấm Hiêu, Trường tiểu học Cổ Lũng, tỉnh Thanh Hóa, đồng thời trao tặng sách, truyện cho các em học sinh tại Điểm trường.
Hội nghị Hội đồng Trung ương Liên hiệp Hội Việt Nam lần thứ 11, khóa VIII
Sáng ngày 19/12, Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Hội đồng Trung ương Liên hiệp Hội Việt Nam lần thứ 11, khóa VIII (2020-2025). Hội nghị được tổ chức nhằm đánh giá kết quả hoạt động năm 2025, xác định phương hướng, nhiệm vụ công tác năm 2026; đồng thời xem xét một số nội dung quan trọng thuộc thẩm quyền của Hội đồng Trung ương.
Phó Chủ tịch VUSTA Phạm Ngọc Linh dẫn đoàn Việt Nam tham dự Diễn đàn Kỹ sư Lan Thương - Mekong 2025
Ngày 7/12, tại Tp. Côn Minh, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc, Diễn đàn Kỹ sư Lan Thương - Mekong 2025 đã được tổ chức với chủ đề “Kỹ thuật xanh và Phát triển bền vững”. Đoàn Việt Nam do Phó Chủ tịch Liên hiệp Hội Việt Nam Phạm Ngọc Linh - làm trưởng đoàn đã tham dự Diễn đàn. Tham gia Đoàn công tác có đại diện của Hội Thủy lợi Việt Nam, Ban Khoa học và Hợp tác quốc tế, Văn phòng Liên hiệp Hội Việt Nam.
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Liên hiệp Hội Việt Nam đoạt Giải Ba Cuộc thi Chính luận về Bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng
Tham gia Cuộc thi Chính luận về Bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng lần thứ I, năm 2025 trong Đảng bộ MTTQ, các đoàn thể Trung ương, Liên hiệp Hội Việt Nam vinh dự có nhóm tác giả đoạt Giải Ba và Đảng uỷ Liên hiệp Hội Việt Nam là một trong 05 tổ chức Đảng được tặng Bằng khen của Ban Thường vụ Đảng ủy MTTQ, các đoàn thể Trung ương vì đã có thành tích xuất sắc trong tổ chức Cuộc thi.
Ngập úng đô thị - Thách thức và biện pháp giảm thiểu
Hội thảo “Ngập úng đô thị - Thách thức và biện pháp giảm thiểu” là diễn đàn trao đổi khoa học và thực tiễn, tập trung đánh giá toàn diện thực trạng, nguyên nhân và mức độ tác động của ngập úng đô thị, đồng thời đề xuất các giải pháp tổng hợp về quy hoạch, kỹ thuật, quản trị và chính sách…