Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 28/04/2009 00:02 (GMT+7)

Tạo ra lỗ đen nhân tạo trong phòng thí nghiệm

Đầu tiên, các nhà lý thuyết khi nghiên cứu về lỗ đen hầu hết đều tập trung riêng vào việc ứng dụng Thuyết Tương đối rộng của Einstein, lý thuyết cho phép mô tả trường hấp dẫn của một vật thể có khối lượng tạo ra sự uốn cong không – thời gian như thế nào. Sau đó, nhà vật lý Stephen Hawking của Đại học Cambridge dựa trên các công trình của Bekenstein đã chỉ ra rằng cơ học lượng tử cũng có thể dùng để mô tả hiện tượng này.

Hawking đã giả thiết rằng điểm không trở lại xung quanh lỗ đen ở xa nơi ánh sáng không thể thoát ra – được gọi là chân trời sự kiện – có thể tự phát xạ ra các hạt ví dụ như neutrino hay photon. Trong cơ học lượng tử, nguyên lý bất định Heisenberg cho phép những hạt như vậy có thể dao động tronng chân không ở dạng các cặp trong tất cả thời gian, mặc dù chúng thường bị dập tắt sau một khoảng rất ngắn. Nhưng nếu hai hạt nổi lên từ mặt khác của chân trời sự kiện của lỗ đen, thì hạt ở bên trong có thể bị bẫy trong khi mà hạt ở bên ngoài có thể thoát ra tự do. Đối với một quan sát viên, lỗ đen giống như một vật nhiệt và những hạt đó sẽ là các bức xạ Hawking của lỗ đen (Hawking radiation). Tất cả những điều này đều ổn về mặt lý thuyết, nhưng trên thực tế, bức xạ Hawking từ một lỗ đen có thể rất yếu để có thể được ghi nhận trên nền phông nhiễu viba của vũ trụ (cosmic microwave background - CMB) còn sót lại từ sau vụ nổ Big Bang. Hay nói đơn giản là lỗ đen còn quá lạnh. Thậm chí với các lỗ đen nhỏ, theo Hawking, có thể có đặc trưng nhiệt độ nóng nhất, cũng vẫn chỉ ở mức lạnh hơn CMB tới 8 cấp về mặt độ lớn.

Hình 1. Mô hình nguyên lý của hệ lỗ đen nhân tạo: A) Sợi quang, B) Chân trời sự kiện cổ điển với xung sáng hồng ngoại bị làm chậm bởi đầu dò sáng, C) Các cặp lượng tử.
Hình 1. Mô hình nguyên lý của hệ lỗ đen nhân tạo: A) Sợi quang, B) Chân trời sự kiện cổ điển với xung sáng hồng ngoại bị làm chậm bởi đầu dò sáng, C) Các cặp lượng tử.

Đối mặt với những khó khăn để quan sát bức xạ Hawking từ các lỗ đen vật lý thiên văn, có một số nhà vật lý bắt đầu có xu hướng tạo ra các lỗ đen nhân tạo trong phòng thí nghiệm có nhiệt độ cao hơn. Rõ ràng là sản sinh ra một trường hấp dẫn lớn như vậy vừa là nguy hiểm và vừa không khả thi. Nhưng các lỗ đen nhân tạo có thể dựa trên một hệ tương tự mà ở đó không thời gian bị cong đi của một trường hấp dẫn được tạo ra nhờ thay đổi các thông số khác mà gây ảnh hưởng lên sự truyền qua của một sóng. “ Chúng ta không thể thay đổi các quy luật hấp dẫn ở khả năng hiện nay ” – Ulf Leonhardt, Đại học St. Andrews, Scotland, Vương quốc Anh nói trên physicsworld.com – “ Nhưng chúng ta có thể thay đổi các thông số tương tự trong một hệ chất rắn ”. Theo những kết quả vừa công bố trên Science 319 1367, nhóm của Leonhardt ở Đại học St. Andrewsđã lần đầu tiên tạo ra một lỗ đen nhân tạo cho phép ghi nhận các bức xạ Hawking.

Ý tưởng sử dụng các hệ tương tự để tạo ra lỗ đen lần đầu tiên được giả thiết vào năm 1981 bởi William Unruh ở Đại học British Columbia (Mỹ). Để mô tả, ta hãy tưởng tượng hình ảnh một con cá đang cố gắng bơi ngược dòng nước ở một thác nước, đại diện cho một lỗ đen. Ở dưới một số điểm rất gần với thác nước, dòng chảy sẽ trở lên rất mạnh, giống như ở chân trời sự kiện mà con cá không thể bơi đủ nhanh để chạy thoát. Và cùng đặc điểm đó, Unruh xem xét điều gì sẽ xảy ra đối với các sóng truyền từ một biển vào một cửa sông. Bởi vì dòng chảy sẽ trở lên mạnh hơn ở xa dòng sông, nên các sóng sẽ chỉ có thể tiến đi xa ngược dòng trước khi bị đánh tan. Theo cách này, dòng sông là một “lỗ trắng”, tức là không gì chui vào được (ngược với lỗ đen).

Hình 2. Sự dịch chuyển xanh của bức xạ trong “lỗ trắng”. Đường màu đen mô tả phổ công suất của chùm sáng dò không tương tác với xung, còn đường xanh mô tả kết quả dịch chuyển khi tương tác.
Hình 2. Sự dịch chuyển xanh của bức xạ trong “lỗ trắng”. Đường màu đen mô tả phổ công suất của chùm sáng dò không tương tác với xung, còn đường xanh mô tả kết quả dịch chuyển khi tương tác.
Trong thí nghiệm của nhóm Leonhardt ở Đại học St. Andrewssử dụng chiết suất của một sợi quang tương tự như trường hấp dẫn, thực tế có cả lỗ đen và lỗ trắng. Người ta tin vào một điều là tốcđộ ánh sáng truyền trong môi trường được xác định không chỉ bởi bước sóng ánh sáng mà còn bởi cả chiết suất của môi trường. Nhóm cho một xung ánh sáng truyền qua một sợi quang sao, và tạo ra hiệu ứngKerr, làm thay đổi chiết suất cục bộ. Và sau một khoảng thời gian chính xác (một phần nhỏ của giây), họ lại truyền đi một “đầu dò” chùm ánh sáng, mà có bước sóng đủ dài để truyền đi nhanh hơn trongsợi quang và bắt kịp được xung trước. Nhưng do các chiết suất xung quanh xung ánh sáng đã bị thay đổi, đầu dò ánh sáng sẽ luôn luôn bị làm chậm đi để loại trừ việc chúng bắt kịp nhau – và xung sángxuất hiện như một “lỗ trắng”. Tương tự thế, nếu nhóm gửi đi chùm sáng từ đầu ngược lại của sợi quang nó sẽ bắt kịp xung nhưng không thể đi đến đầu bên kia, và xung sẽ đóng vai trò như một lỗ đen.

Nhóm của Leonhart đã chứng minh được rằng chân trời sự kiện của các lỗ trắng và lỗ đen này là tồn tại bằng cách đo đạc vận tốc nhóm của đầu dò sáng mà không thể vượt quá được giá trị của xung. Và quan trọng hơn, họ đã tính toán được rằng có thể ghi nhận các hạt bức xạ Hawking sản sinh ra từ chân trời sự kiện bằng cách lọc ra phần còn lại của ánh sáng ở đầu bên kia của sợi quang. Các ghi nhận về bức xạ Hawking sẽ giúp các nhà vật lý bắc một cây cầu nối giữa cơ học lượng tử và cơ học tương đối tính, hai lý thuyết mà hiện tại được cho là không tương thích với nhau. Đồng thời nó cũng giúp các nhà vật lý nghiên cứu được sự bí ẩn xung quanh bước sóng phát xạ từ chân trời sự kiện, mà vẫn được cho là bắt đầu từ con số 0 trước khi chúng bị kéo căng ra đến vô hạn do trường hấp dẫn.

Tuy nhiên, Renaud Parentani (Đại học Paris-Sud, Pháp) lại nghĩ rằng mặc dù có thể là thoáng thấy các bức xạ phát ra từ chân trời sự kiện trong một phiên bản tương lai của hệ này. Nhưng các bức xạ có thể sẽ chưa chắc đã mang các tính chất mà ta vẫn mong đợi của các bức xạ Hawking sản sinh ra từ các lỗ đen thực tế. Ví dụ như hệ sợi quang bị hạn chế bởi hiện tượng tán sắc, có nghĩa là bước sóng của các photon sản sinh ở chân trời sự kiện sẽ không bị kéo dãn ra. “ Những tính chất tối thiểu nào cần để tạo ra bức xạ Hawking trong phòng thí nghiệm mà chúng ta vẫn nghĩ là bức xạ sản sinh từ các lỗ đen trọng trường” – ông nói – “Câu trả lời thậm chí còn chưa rõ ràng cả trên lý thuyết. Nhưng những thí nghiệm như thế này thật đáng khích lệ để có thể xem xét câu hỏi trên rõ ràng hơn ”.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
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.

Tin mới

Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.
Thủ tướng mong muốn đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng kiến tạo chuỗi giá trị mới
Phát biểu tại Diễn đàn Kinh tế mùa Thu 2026, Thủ tướng Lê Minh Hưng khẳng định Việt Nam mong muốn các đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng nghiên cứu, phát triển công nghệ, đổi mới sáng tạo và kiến tạo những chuỗi giá trị mới.
Tạo động lực tăng trưởng xanh từ khoa học, công nghệ
Chính phủ Việt Nam nhiều lần khẳng định quan điểm "không đánh đổi môi trường lấy tăng trưởng kinh tế". Trong bối cảnh đó, việc giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa yêu cầu tăng trưởng nhanh và bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua các giải pháp khoa học, công nghệ đang trở thành yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Hội nghị Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam lần thứ nhất (khóa IX)
Chiều 28/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ nhất (khóa IX), nhiệm kỳ 2026 - 2031. Hội nghị tập trung thảo luận, đóng góp ý kiến vào các dự thảo văn bản nền tảng quan trọng, đánh giá kết quả hoạt động từ sau Đại hội IX, đồng thời đề ra nhiệm vụ trọng tâm đến cuối năm 2026.
Hội nghị BCH Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tháng 10/2026: Tập trung lãnh đạo, chỉ đạo triển khai các nhiệm vụ trọng tâm
Sáng 28/10, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ nhằm đánh giá kết quả công tác tháng 10, xác định nhiệm vụ trọng tâm tháng 11/2026 và triển khai một số nội dung quan trọng liên quan đến công tác xây dựng Đảng.