Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng!

Hoa Hướng Dương |

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng!
Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng!

Theo thuyết tương đối của Einstein, vận tốc ánh sáng là tuyệt đối, không thể thay đổi, nhưng công bố mới nhất có thể khiến Einstein suy nghĩ lại.

Ánh sáng và vân tốc ánh sáng trong thuyết tương đối

Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường của con người (tức là từ khoảng 380 nm đến 700 nm).

Giống như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt chuyển động gọi là photon.

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 1.

Photon bị "vặn xoắn". Ảnh minh họa.

Trong vật lý, photon là một hạt cơ bản, phi khối lượng, không có điện tích và không bị phân rã tự phát trong chân không đồng thời là hạt lượng tử của trường điện từ và ánh sáng cũng như mọi dạng bức xạ điện từ khác.

Cũng giống như mọi hạt cơ bản khác, photon được miêu tả bởi cơ học lượng tử và biểu hiện lưỡng tính sóng hạt.

Vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không

Trong chân không: các thí nghiệm đã chứng tỏ ánh sáng nói riêng, hay các bức xạ điện từ nói chung, đi với vận tốc không thay đổi (hằng số vật lý), thường được ký hiệu là c = 299.792.458 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu.

Đây cũng là vận tốc tối đa mà bất cứ thứ gì cũng không thể vượt qua!

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 2.

Albert Einstein cũng phải thay đổi tiên đề vận tốc tuyệt đối của ánh sáng. Ảnh minh họa.

Chính hiện tượng này đã tạo ra một cuộc cách mạng vật lý khi chuyển từ cơ học cổ điển của Isaac Newton tới thuyết tương đối của Albert Einstein.

Cũng theo Einstein, mọi thứ là tương đối (không - thời gian) ngoại trừ vận tốc ánh sáng. Bản thân ông cũng "khó chịu" khi phải đưa ra quan điểm này chỉ vì ông tin rằng không có gì là tuyệt đối (thế nên mới có học thuyết tương đối).

Thế nhưng nếu phủ định sự tuyệt đối của vận tốc ánh sáng thì học thuyết của ông cũng bị phá vỡ cùng với không gian cong và thời gian cong.

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 3.

Tiên đề vận tốc ánh sáng là hằng số tuyệt đối không thay đổi trong thuyết tương đối của Einstein không phải là chân lý. Ảnh minh họa.

Với trình độ khoa học tiến bộ vượt bậc, người ta đã chứng minh rằng:

Tiên đề vận tốc ánh sáng là hằng số tuyệt đối, không thay đổi trong thuyết tương đối của Einstein không phải là chân lý.

Vận tốc ánh sáng cũng chỉ mang tính tương đối chứ không phải là hằng số tuyệt đối, vận tốc ánh sáng cũng bị biến đổi, cũng bị "cong" trong không gian - thời gian "cong".

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 4.

Thuyết tương đối giúp chúng ta có cái nhìn đúng đắn trong trường hợp vận tốc xấp xỉ ánh sáng. Ảnh minh họa.

Bản thân Einstein đã đưa ra tiên đề thứ hai trong thuyết tương đối hẹp năm 1905: Vận tốc ánh sáng là hằng số, không phụ thuộc vào nguồn phát sáng chuyển động trong không gian trống rỗng.

Thế nhưng chính ông cũng phải nhìn nhận lại tiên đề này mười một năm sau (1916) bằng cách sửa sai bằng thuyết tương đối tổng quát phát biểu rằng vận tốc ánh sáng bị thay đổi trong trường hấp dẫn để giải quyết mâu thuẫn.

Do đó vận tốc ánh sáng không còn là hằng số tuyệt đối đúng trong toàn vũ trụ mà cũng mang tính tương đối (nó chỉ là hằng số tuyệt đối không thay đổi khi không gian và thời gian của hệ quy chiếu tuyệt đối không thay đổi).

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 5.

Bản thân Einstein còn dang dở thuyết vạn vật và đây là điều tiếc nuối lớn nhất của ông. Ảnh minh họa.

Vận tốc ánh sáng có thể nhỏ hơn khi truyền trong môi trường có hệ số chiết suất

Vận tốc của ánh sáng khi nó lan truyền qua vật liệu trong suốt: Như thủy tinh hoặc không khí, nhỏ hơn c. Tỉ số giữa c và vận tốc v của ánh sáng truyền qua vật liệu gọi là chỉ số chiết suất n của vật liệu.

Như vậy vận tốc ánh sáng đạt cực đại là c khi truyền trong môi trường chân không và thấp hơn khi truyền trong môi trường vật chất (phụ thuộc chiết suất của môi trường đó).

Những thực nghiệm về việc làm chậm tốc độ ánh sáng

1. Thí nghiệm của các nhà khoa học Anh

Các nhà khoa học từ ĐH Glasgow và ĐH Heriot-Watt (Scotland, Anh quốc) đã làm giảm thành công tốc độ của các photon.

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 6.

Photon mang lưỡng tính sóng - hạt. Ảnh minh họa.

Bằng cách tạo ra một lớp "mặt nạ" (mask) đặc biệt - được thiết kế để làm chậm tốc độ của photon bằng cách cho các hạt photon chạy qua một thiết bị làm thay đổi cấu trúc của chúng.

Theo Nature World News, nhóm chuyên gia thành công trong thí nghiệm làm chậm photon ánh sáng lên đến 20 bước sóng ở khoảng cách một mét. Sau khi ánh sáng đi qua mặt nạ, photon di chuyển chậm hơn trong không gian tự do.

"Phát hiện trên cho thấy sự truyền ánh sáng có thể bị chậm lại, đến mức nhỏ hơn vận tốc mọi người vẫn công nhận là 299.792.458 m/s, ngay cả khi ánh sáng di chuyển trong không khí hoặc môi trường chân không", Jacquiline Romero, thành viên nhóm nghiên cứu, nói.

2. Thí nghiệm của các nhà khoa học Philippin

Ngoài ra, mới đây các nhà khoa học từ trường Đại học thuộc Viện vật lý Quốc gia Philippin (Philippines' National Institute of Physics) còn tiến một bước xa hơn khi mô tả một cách thức mới làm chậm tốc độ ánh sáng: "vặn xoắn" (twist) tia sáng.

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 7.

Việc "vặn xoắn" tia sáng khiến thời gian di chuyển kéo dài do quãng đường thay đổi dù vận tốc ánh sáng vẫn giữ nguyên. Ảnh minh họa.

Trong thí nghiệm của mình, các nhà vật lý sử dụng chùm sáng có tên Laguerre-Gauss (LG), chùm sáng mang xung lượng góc theo quỹ đạo hay viết tắt là OAM (orbital angular momentum).

Theo đó, các nhà khoa học có thể "vặn xoắn" chùm tia trong không gian khi thay đổi xung lượng góc (angular momentum), từ đó làm cho vận tốc chùm sáng chậm lại.

Không những thế, nhóm nghiên cứu còn có thể tính toán chính xác thời gian chậm lại. Nhưng về cơ bản, cách này không làm thay đổi vận tốc ánh sáng mà đơn gian là làm cho nó phải đi theo hình xoắn ốc, tức quãng đường bị kéo dãn ra.

Đã xuất hiện cách để làm chậm tốc độ ánh sáng! - Ảnh 8.

Chùm LG. Ảnh minh họa.

Không chỉ mang tính đột phá trong khoa học, tiềm năng ứng dụng của nó khiến nhiều nhà khoa học phấn khích vì chùm LG được sử dụng trong hệ thống viễn thông và ứng dụng máy tính.

Do đó, việc tiên đoán chính xác thời gian làm chậm của vận tốc ánh sáng sẽ giúp điều khiển tỉ lệ tia sáng truyền đi, giúp kiểm soát lượng thông tin truyền đi (dòng chảy thông tin) cũng như làm hệ thống hiệu quả hơn.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Scientific Reports.

Đọc thêm về:

    Bạn đọc có thể báo tin, gửi bài viết, clip, ảnh về email khampha@ttvn.vn để nhận nhuận bút cao trong vòng 24h. Đường dây nóng: 0943 113 999

    Soha
    Trí Thức Trẻ

    TIN NỔI BẬT SOHA

      Công ty Cổ phần VCCorp

      © Copyright 2010 - 2020 – Công ty Cổ phần VCCorp

      Tầng 17,19,20,21 Toà nhà Center Building - Hapulico Complex,
      Số 1 Nguyễn Huy Tưởng, Thanh Xuân, Hà Nội.
      Email: btv@soha.vn
      Giấy phép số 2411/GP-TTĐT do Sở Thông tin và Truyền thông Hà Nội cấp ngày 31 tháng 07 năm 2015.
      Chịu trách nhiệm nội dung: Ông Nguyễn Thế Tân

      Liên hệ quảng cáo:
      Hotline: 0942.86.11.33
      Email: giaitrixahoi@admicro.vn
      Hỗ trợ & CSKH:
      Tầng 20, tòa nhà Center Building, Hapulico Complex,
      số 1 Nguyễn Huy Tưởng, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
      Tel: (84 24) 7307 7979
      Fax: (84 24) 7307 7980

      Chat với tư vấn viên