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

Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Nâng cao nhận thức và năng lực ứng dụng AI trong truyền thông, báo chí
Ngày 29-5, Liên hiệp các Hội Khoa học và kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) đã tổ chức Chương trình tập huấn với chủ đề “Trí tuệ nhân tạo (AI) – Ứng dụng trong báo chí hiện đại”. Học viên tham dự tập huấn là các phóng viên, biên tập viên thuộc các cơ quan báo chí của các Tổ chức KH&CN, Hội ngành toàn quốc trong hệ thống.
Quảng Ngãi: Hội nghị thông tin, tuyên truyền cho đội ngũ trí thức tỉnh “Kỷ nguyên mới - Sứ mệnh và hành động”
Thực hiện Chương trình phối hợp công tác năm 2025, Liên hiệp hội tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với Ban Tuyên giáo và Dân vận Tỉnh ủy tổ chức Hội nghị thông tin, tuyên truyền cho đội ngũ trí thức tỉnh Quảng Ngãi với chủ đề: “Kỷ nguyên mới - Sứ mệnh và hành động”
Quảng Bình: Hội nghị tập huấn Trí tuệ nhân tạo (AI) trong hành chính - công vụ - xã hội
Ngày 28/5, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Quảng Bình tổ chức Hội nghị tập huấn Trí tuệ nhân tạo (AI) trong hành chính- công vụ - xã hội cho 100 học viên là cán bộ, công chức, viên chức một số sở ngành, cơ quan Liên hiệp Hội và hội viên của các Hội thành viên.
Chủ tịch Phan Xuân Dũng chúc mừng Liên hiệp hội Hà Tĩnh nhân Kỷ niệm 30 năm thành lập
Sáng 26/5, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Hà Tĩnh (Liên hiệp hội) đã long trọng tổ chức Lễ kỷ niệm 30 năm thành lập (27/5/1995-27/5/2025). Dự lễ kỷ niệm có Chủ tịch Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam Phan Xuân Dũng, Chủ tịch Ủy ban MTTQ tỉnh Trần Nhật Tân, đại diện các tỉnh bạn, các sở ngành tại địa phương và lãnh đạo, cán bộ nhân viên của Liên hiệp hội qua các thời kỳ.
Phát động hưởng ứng Ngày phòng chống tác hại của thuốc lá tại Phú Yên
Sáng qua 28/5, tại Trường đại học Phú Yên, Hội Bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng tỉnh phối hợp với Hội Bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng Việt Nam tổ chức lễ phát động hưởng ứng các hoạt động phòng chống tác hại của thuốc lá vì sức khỏe người tiêu dùng với thông điệp: “Phòng chống tác hại của thuốc lá bảo vệ thế hệ tương lai”, “Vì sức khỏe người tiêu dùng hãy nói không với thuốc lá”.
Anh nông dân lớp 5 và hành trình tại Hội thi Sáng tạo kỹ thuật
Trong bối cảnh nông nghiệp ngày càng đòi hỏi sự đổi mới, thích ứng và sáng tạo để nâng cao năng suất và giảm chi phí lao động, một người nông dân tại Châu Phú, An Giang - dù chỉ học hết lớp 5 - đã chứng minh rằng: Tri thức không chỉ đến từ sách vở mà còn từ thực tiễn cần mẫn và khối óc sáng tạo không ngừng.
Trao Giải thưởng Sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam năm 2024
Tối 28/5, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ, Tổng Liên đoàn Lao động Việt Nam, Trung ương Đoàn TNCS Hồ Chí Minh đã tổ chức Lễ tổng kết và trao Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ (KHCN) Việt Nam năm 2024.
Quảng Ngãi: Tổ chức Hội nghị tuyên truyền cho trí thức
Chiều 9/5, tại Trung tâm Hội nghị và Triển lãm tỉnh Quảng Ngãi, Liên hiệp hội tỉnh đã phối hợp với Ban Tuyên giáo và Dân vận Tỉnh uỷ tổ chức Hội nghị thông tin, tuyên truyền cho đội ngũ trí thức và Hội viên của Câu lạc bộ Lê Trung Đình tỉnh Quảng Ngãi với chủ đề “Tình hình Biển Đông gần đây và chính sách của Việt Nam”.
Đắk Lắk: Hội nghị phản biện Dự thảo Nghị quyết về bảo đảm thực hiện dân chủ cơ sở
Sáng ngày 27/5/2025, tại trụ sở Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Đắk Lắk (Liên hiệp hội) đã diễn ra Hội nghị phản biện và góp ý đối với Dự thảo Nghị quyết của Hội đồng nhân dân (HĐND) tỉnh Đắk Lắk về việc quyết định các biện pháp bảo đảm thực hiện dân chủ ở cơ sở trên địa bàn tỉnh.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Phát động Chiến dịch phục hồi rừng “Rừng xanh lên 2025” tại Sơn La
Hưởng ứng Ngày Quốc tế Đa dạng sinh học 22/5 và Ngày Môi trường Thế giới 05/06, ngày 25/5, Liên Hiệp Hội Việt Nam (LHHVN) đã phối hợp cùng Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature), Hạt Kiểm lâm Vân Hồ, Trung tâm Nghiên cứu Sáng kiến Phát triển cộng đồng (RIC) và chính quyền địa phương phát động trồng hơn 18.000 cây bản địa tại hai xã Song Khủa và Suối Bàng, huyện Vân Hồ, tỉnh Sơn La.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.
VinFuture 2025 nhận 1.705 đề cử toàn cầu – tăng 12 lần số đối tác đề cử sau 5 mùa giải
Giải thưởng Khoa học Công nghệ toàn cầu VinFuture đã chính thức khép lại vòng đề cử cho mùa giải thứ 5 với 1.705 hồ sơ đến từ khắp nơi trên thế giới. Đặc biệt, số lượng đối tác đề cử chính thức của Giải thưởng đã tăng trưởng vượt bậc, đạt 14.772 đối tác.
Hỗ trợ thực hiện các giải pháp bảo tồn và phục hồi rừng tự nhiên gắn với cải thiện sinh kế bền vững
Dự án Hỗ trợ phục hồi rừng tại huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình do Trung tâm Bảo tồn thiên nhiên Việt là Chủ dự án với mục tiêu hỗ trợ việc thực hiện các giải pháp bảo tồn và phục hồi rừng tự nhiên gắn với cải thiện sinh kế bền vững cho cộng đồng.