Bài Tập Vật Lí 11 Học Kì 2 by on Scribd

Thuyết tương đối rộng tròn 100 tuổi

Viết bởi Trần Nghiêm Thứ sáu, 13 Tháng 3 2015 13:43

Lí thuyết tương đối rộng của Albert Einstein ngày càng khẳng định vị thế đàn anh của nó sau một thế kỉ trình làng.

Lí thuyết tương đối rộng, được Einstein công bố vào năm 1915, vẫn là nền tảng cho sự nhận thức của các nhà khoa học về nguồn gốc và sự tiến hóa của những phần còn lại của vũ trụ. Nó tiếp tục truyền cảm hứng cho người ta nghiên cứu một số câu hỏi cơ bản nhất chưa được trả lời trong vật lí học và trong thiên văn học.

Lí thuyết tương đối rộng “hiện nay, theo tôi, được chấp nhận rộng rãi là nền tảng cho mô tả của chúng ta của vũ trụ vĩ mô, cái chúng ta gọi là vũ trụ học; của các lỗ đen, của sao neutron và của những hiệu chỉnh nhỏ cho quỹ đạo của các hành tinh và phi thuyền vũ trụ trong hệ mặt trời của chúng ta,” phát biểu của Roger Blandford thuộc Viện Thiên văn Vật lí Hạt cơ bản và Vũ trụ học Kavli tại Đại học Stanford.

Lí thuyết tương đối rộng Einstein tiên đoán rằng các vật thể khối lượng lớn làm uốn cong không-thời gian xung quanh chúng. Phi thuyền Gravity Probe B của NASA đã tìm thấy không-thời gian xung quanh Trái đất thật sự bị uốn cong bởi hành tinh của chúng ta, và bị xoắn bởi chuyển động quay của nó. Ảnh: NASA

Bản chất của lực hấp dẫn

Thuyết tương đối rộng bổ sung thêm lực hấp dẫn cho thuyết tương đối hẹp, lí thuyết Einstein công bố vào năm 1905. Thuyết tương đối hẹp thừa nhận rằng các định luật vật lí là như nhau đối với mọi nhà quan sát không gia tốc, và rằng tốc độ ánh sáng trong chân không là bất biến, cho dù nhà quan sát hay nguồn sáng có đang chuyển động hay không.

Thuyết tương đối hẹp thiết lập mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng, với phương trình nổi tiếng nhất trong lịch sử: E = mc² (“E” là năng lượng; “m” là khối lượng, và “c” là tốc độ ánh sáng trong chân không – khoảng 1,08 tỉ km/h). Lí thuyết này cũng thống nhất không gian và thời gian thành một “không-thời gian” bốn chiều.

Thuyết tương đối rộng mở rộng quan điểm thứ hai này, giải thích rằng vật chất làm uốn cong không-thời gian, giống hệt như một quả bóng bowling đặt trên một tấm bạt làm cong oằn tấm bạt vậy. Nhận thức sâu sắc này không đến với Albert Einstein một cách dễ dàng gì; ông có cách làm việc riêng của ông, sau hơn một thập niên suy nghĩ không ngừng và làm việc cật lực.

“Ông phải đi lại từng bước chân của mình. Ông đề xuất những thứ sau đó ông rút lại. Nhưng ông vẫn tiếp tục bước tới,” Blandford nói. “Ông được chỉ dẫn không phải bởi những quan niệm toán học hay kĩ thuật toán học. Ông được chỉ dẫn trước tiên và trước hết bởi trực giác vật lí: rằng trực giác vật lí hết sức mạnh mẽ mà ông tích góp trong quá khứ không khiến ông dừng lại ở đây.”

Thuyết tương đối rộng mô tả lực hấp dẫn không phải là một lực bẩm sinh tác dụng lên các vật mà là hệ quả của sự cong của không-thời gian. (Hãy tưởng tượng một hòn bi lăn xuống đường dốc tạo ra bởi quả bóng bowling trên tấm bạt.)

Đó là một quan niệm triệt để, đầy uy lực – và nó đã trụ vững một thế kỉ nay, Blandford viết trong một bài bình luận đăng trên tạp chí Science, số trực tuyến ngày 5/3/2015.

Xác nhận từ nhiều phần tư thế kỉ

Thuyết tương đối rộng dự đoán rằng ánh sáng sẽ đi theo một quỹ đạo cong xung quanh một vật thể khối lượng lớn như một đám thiên hà, nó làm uốn cong đáng kể kết cấu của không-thời gian.

Dự đoán này đã được người ta quan sát thấy; các nhà thiên văn thường sử dụng hiệu ứng “thấu kính hấp dẫn” đó để nghiên cứu các nguồn sáng ở xa. Thật vậy, ở cấp độ thấp hơn một chút, hiện tượng trên còn giúp các nhà săn lùng hành tinh tìm kiếm các thế giới ngoài hệ mặt trời của chúng ta. (Các hành tinh ngoài hệ mặt trời thỉnh thoảng được phát hiện bằng cách nghiên cứu hệ sao của chúng làm bẻ cong ánh sáng từ các vật thể phông nền như thế nào.)

Các dị thường trong quỹ đạo của Kim tinh xung quanh mặt trời cũng là bằng chứng cho thuyết tương đối rộng.

“Nó giải thích sự tiến động dị thường của điểm cận nhật của Kim tinh, hay chuyển động quay của đường nối giữa mặt trời và điểm mà hành tinh này ở gần mặt trời nhất,” Blandford viết trong một bài báo trên tạp chí Science. “Einstein đã sử dụng thuyết tương đối rộng giải thích chừng 10% dị biệt trong sự tiến động đó là do lực hút hấp dẫn của những hành tinh khác, chừng 43% giây cung trên mỗi thế kỉ. Độ chuẩn xác ngày nay là hơn 10 ^{– 4}.”

Những loại bằng chứng quan sát khác cũng giúp củng cố nền tảng cho thuyết tương đối rộng, Blandford nói.

“Chúng ta đã kiểm tra nó theo nhiều, nhiều cách khác nhau,” ông nói. “Tôi cho là có thể nói chắc rằng không có phép đo hay quan sát đáng tin cậy nào khiến người ta nghi ngờ [thuyết tương đối rộng] trong tầm áp dụng của nó.”

Một vũ trụ tối

Thuyết tương đối rộng cũng hàm ý rằng phần lớn vũ trụ mênh mông được cấu tạo bởi loại vật chất mà con người không thể phát hiện trực tiếp hay (tại thời điểm này) thậm chí hiểu được, David Spergel thuộc Đại học Princeton viết trong một bài bình luận trên tạp chí Science, cùng số ra đã nêu.

Nghiên cứu tỉ mỉ chuyển động của vật chất và ánh sáng trong khắp vũ trụ cho thấy chỉ riêng vật chất “bình thường” không thể giải thích được kết cấu cong của không-thời gian, Spergel lưu ý. Thật vậy, các quan sát cho biết chỉ 5% vũ trụ là vật chất nguyên tử quen thuộc, trong khi 25% là vật chất tối và khoảng 70 là năng lượng tối.

Vật chất tối không hấp thụ cũng không phát xạ ánh sáng, sự tồn tại của nó chỉ được lần ra qua các tác dụng hấp dẫn của nó. Trong khi đó, năng lượng tối là một lực bí ẩn đi cùng với không gian trống rỗng và được cho là nguyên nhân gây ra sự dãn nở tăng tốc của vũ trụ.

Năm 1917, Einstein đã đưa một số hạng gọi là “hằng số vũ trụ học” vào thuyết tương đối rộng, là một lực đẩy sẽ đối trọng với lực hấp dẫn và thu được một vũ trụ tĩnh (đó là quan điểm thống lĩnh về bản chất vũ trụ lúc ấy). Sau khi các quan sát nổi tiếng năm 1929 của nhà thiên văn học Edwin Hubble cho thấy vũ trụ thật sự đang tăng tốc, Einstein đã rút lại hằng số vũ trụ học, xem nó là “sai lầm lớn nhất” của đời ông.

Nhưng hằng số đó có giá trị tiên tri đến mức các nhà thiên văn học hiện nay đang tóm lấy nó cho bản chất của năng lượng tối.

“Tại sao vũ trụ lại đang tăng tốc? Khả năng được nghiên cứu nhiều nhất là hằng số vũ trụ học (hay tương đương, năng lượng chân không của không gian trống rỗng) đang chi phối gia tốc vũ trụ,” Spergel viết trong bài báo Science. “Một khả năng khác là có một trường vô hướng đang tiến hóa lấp đầy không gian (giống như trường Higgs hay trường lạm phát chi phối sự dãn nở nhanh lúc đầu của vũ trụ). Cả hai khả năng này mắc kẹt trong ‘năng lượng tối’.

“Bởi vì toàn bộ bằng chứng cho năng lượng tối sử dụng các phương trình của thuyết tương đối rộng để lí giải các quan sát của chúng ta về sự dãn nở và tiến hóa của vũ trụ, cho nên một kết luận khác là cần có một lí thuyết mới của lực hấp dẫn để giải thích các quan sát đó,” ông bổ sung thêm. “Khả năng là gồm các lí thuyết hấp dẫn cải tiến với các chiều bổ sung.”

Tương lai phía trước

Thuyết tương đối rộng sẽ tiếp tục định hình các nỗ lực của các nhà vật lí học, nhà vũ trụ học và nhà thiên văn học cho đến tương lai xa, Blandford nói.

Chẳng hạn, các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục sử dụng lí thuyết này để hiểu rõ hơn các lỗ đen, các sao neutron cùng các thiên thể và hiện tượng khác. Các nhà khoa học cũng sẽ tiếp tục khảo sát bản chất của năng lượng tối và vật chất tối, trong một nỗ lực nhằm tìm hiểu vũ trụ ở những thang bậc vĩ mô nhất.

Cuối cùng, và có lẽ là cái hào hứng nhất, các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục cố gắng thống nhất thuyết tương đối rộng với cơ học lượng tử, để se duyên thế giới của cái rất lớn với thế giới của cái rất nhỏ. “Lí thuyết của tất cả” mà người ta trông mong này đã lãng tránh các nhà vật lí từ trước đến nay, nhưng Blandford cho rằng người ta có thể đạt tới nó.

“Có nhiều quan điểm hấp dẫn ở ngoài kia,” ông nói. “Tôi là người lạc quan và tôi hi vọng các đồng nghiệp của tôi có thể giải quyết được vấn đề này.”

Nguồn: Mike Wall - Space.com

http://360.thuvienvatly.com

Tia gamma là gì?

Viết bởi JK Thứ tư, 25 Tháng 3 2015 17:33

Tia gamma là một dạng bức xạ điện từ, giống như sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, bức xạ tử ngoại, tia X và vi sóng. Tia gamma có thể được dùng để điều trị ung thư, còn các vụ nổ tia gamma thì được nghiên cứu bởi các nhà thiên văn học.

Bức xạ điện từ lan truyền dưới dạng sóng hoặc hạt ở những bước sóng và tần số khác nhau. Vùng rộng bước sóng này được gọi là phổ điện từ. Phổ điện từ thường được phân chia thành bảy vùng theo trật tự giảm dần bước sóng và tăng dần năng lượng và tần số. Các vùng đó là sóng vô tuyến, vi sóng, hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tử ngoại, tia X, và tia gamma.

Tia gamma rơi vào vùng phổ điện từ phía trên tia X mềm. Tia gamma có tần số lớn hơn khoảng 10¹⁸ Hz, và bước sóng nhỏ hơn 100 pico-mét (pm). (Một pico-mét là một phần nghìn tỉ của một mét.) Chúng chiếm giữ chung vùng phổ điện từ với tia X cứng. Khác biệt duy nhất giữa chúng là nguồn phát: tia X được tạo ra bởi các electron đang gia tốc, còn tia gamma được tạo ra bởi các hạt nhân nguyên tử.

Khám phá tia gamma

Tia gamma lần đầu tiên được quan sát vào năm 1900 bởi nhà hóa học người Pháp Paul Villard khi ông đang nghiên cứu bức xạ phát ra từ radium, theo tư liệu NASA. Vài năm sau đó, nhà hóa học và vật lí học gốc New Zealand, Ernest Rutherford, đề xuất tên gọi “tia gamma”, theo thứ tự tia alpha và tia beta – tên gọi chỉ những hạt khác đã được quan sát thấy từ bức xạ hạt nhân – và tên gọi tia gamma có từ đó.

Nguồn phát tia gamma

Tia gamma chủ yếu được tạo ra bởi bốn phản ứng hạt nhân khác nhau: nhiệt hạch, phân hạch, phân rã alpha và phân rã gamma. Nhiệt hạch là phản ứng cấp năng lượng cho mặt trời và các ngôi sao. Nó xảy ra trong một quá trình nhiều bước trong đó bốn proton, hay hạt nhân hydrogen, bị nén dưới nhiệt độ và áp suất cực cao để hợp nhất thành một hạt nhân helium gồm hai proton và hai neutron. Hạt nhân helium thu được nhẹ hơn bốn proton khoảng 0,7% khối lượng. Độ chênh lệch khối lượng đó biến đổi thành năng lượng theo phương trình Einstein nổi tiếng E = mc², với khoảng hai phần ba năng lượng đó được phát ra dưới dạng tia gamma. (Phần còn lại ở dạng neutrino, những hạt tương tác cực kì yếu với khối lượng gần như bằng không.) Trong những giai đoạn cuối của cuộc đời của một ngôi sao, khi nó cạn kiệt nhiên liệu hydrogen, nó có thể tạo ra các nguyên tố mỗi lúc nặng hơn qua sự hợp nhất hạt nhân và trong đó có sắt, nhưng những phản ứng này tạo ra một lượng năng lượng giảm dần ở từng giai đoạn.

Một nguồn phát tia gamma quen thuộc khác là sự phân hạch. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley ở Mĩ định nghĩa phân hạch là “sự phân tách một hạt nhân nặng thành hai mảnh gần như bằng nhau (tức hạt nhân của những nguyên tố nhẹ hơn), đồng thời giải phóng năng lượng tương đối lớn ở dạng động năng của hai mảnh và ở dạng phát ra neutron và tia gamma.” Trong quá trình này, các hạt nhân nặng, ví dụ uranium và plutonium, bị vỡ thành những nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ xenon và strontium, trong các va chạm với các hạt khác. Những hạt thu được từ những va chạm này sau đó có thể tác động lên những hạt nhân nặng khác, thiết lập một phản ứng dây chuyền. Năng lượng được giải phóng bởi vì tổng khối lượng của các hạt thu được nhỏ hơn khối lượng của hạt nhân nặng ban đầu. Độ chênh lệch khối lượng đó biến đổi thành năng lượng theo công thức E = mc² ở dạng động năng của những hạt nhân nhỏ hơn, neutrino và tia gamma.

Các nguồn phát tia gamma khác là phân rã alpha và phân rã gamma. Phân rã alpha xảy ra khi một hạt nhân nặng giải phóng một hạt nhân helium-4, giảm số nguyên tử của nó đi 2 và giảm trọng lượng nguyên tử của nó đi 4. Quá trình này có thể để lại hạt nhân với năng lượng thừa, và năng lượng đó được phát ra dưới dạng tia gamma. Phân rã gamma xảy ra khi có quá nhiều năng lượng trong hạt nhân của một nguyên tử, làm cho nó phát ra tia gamma mà không làm biến đổi điện tích hay thành phần khối lượng của nó.

Liệu pháp tia gamma

Tia gamma thỉnh thoảng được dùng để điều trị các mô ung thư trong cơ thể bằng cách phá hủy ADN của các tế bào mô đó. Tuy nhiên, liệu pháp đòi hỏi sự thận trọng tuyệt đối bởi vì tia gamma cũng có thể phá hủy ADN của các tế bào mô khỏe mạnh xung quanh. Một cách tăng tối đa liều lượng cho các tế bào ung thư đồng thời giảm thiểu sự phơi xạ cho các mô khỏe mạnh là chiếu trực tiếp nhiều chùm tia gamma từ một máy gia tốc thẳng lên trên vùng mục tiêu từ nhiều hướng khác nhau. Đây là nguyên tắc hoạt động của Dao mổ Cyber và Dao mổ Gamma.

Thiên văn học tia gamma

Một trong những nguồn phát tia gamma hấp dẫn hơn là các vụ nổ tia gamma (GRB). Đây là những sự kiện năng lượng cực cao chỉ tồn tại trong vài milli giây đến vài phút. Chúng lần đầu tiên được quan sát thấy vào thập niên 1960, và ngày nay chúng được quan sát thấy ở đâu đó trên bầu trời khoảng mỗi ngày một sự kiện.

“Trong một thời gian dài, người ta tin rằng GRB phải đến từ bên trong thiên hà của chúng ta,” theo trang web của Đại học California. “Dường như không có khả năng chúng ở xa xôi hơn nhiều – để một vụ nổ tia gamma đến từ một thiên hà ở xa, nó sẽ phải hết sức mạnh mới giải thích được độ sáng của nó mà người ta quan sát thấy.” Ngày nay, chúng ta biết rằng phần lớn GRB thật sự đến từ các thiên hà ở xa hơn 100 triệu đến hàng tỉ năm ánh sáng.

Theo Robert Patterson, giáo sư thiên văn học tại Đại học Missouri, GRB từng được người ta cho là đến từ những giai đoạn sau của các lỗ đen mini đang bốc hơi. Ngày nay, người ta tin rằng chúng phát sinh trong các va chạm của các vật thể đậm đặc như các sao neutron. Các lí thuyết khác gán những sự kiện này cho sự suy sụp của những ngôi sao siêu khối để hình thành lỗ đen. Dù là trường hợp nào, các GRB có thể tạo ra đủ năng lượng để, trong một vài giây đồng hồ, chúng có thể sáng hơn cả toàn bộ thiên hà. Vì khí quyển của Trái đất chặn mất đa phần tia gamma, cho nên các quan sát thường được tiến hành bằng các khí cầu bay lên cao và các kính thiên văn trên quỹ đạo.

Nguồn: Jim Lucas – LiveScience

http://360.thuvienvatly.com

Tin tức > 2013 > NASA phát hiện vụ nổ vũ trụ lớn nhất từ trước đến nay  NASA phát hiện vụ nổ vũ trụ lớn nhất từ trước đến nay

Nếu bạn không nhìn vào chòm sao Leo vào lúc rạng sáng thứ bảy tuần trước, có lẽ bạn đã bỏ lỡ vụ nổ sao sáng nhất mà các nhà khoa học NASA từng quan sát. Nó sáng gấp ba lần vụ nổ sao sáng xếp hạng hai, và nếu so sánh hơi kì cục một chút thì nó sáng gấp 35 tỉ lần ánh sáng nhìn thấy.

Đó là một vụ nổ tia gamma, GRB, một loại sự kiện sáng nhất mà chúng ta biết trong vũ trụ. Trong một vụ nổ sao siêu mới, trong đó một ngôi sao đồ sộ co lại thành một lỗ đen, sao neutron, hoặc sao quark, thỉnh thoảng một GRB được phát ra. Không ai biết chắc chắn GRB xảy ra như thế nào, nhưng chúng đã được quan sát thấy trong một vụ nổ sao siêu mới và gồm một chùm bức xạ hẹp, sít sao, chuyển động với tốc độ mà cho dù bạn có “cưỡi” ánh sáng thì cũng khó lòng qua mặt chúng.

Vụ nổ này đã được quan sát bởi Máy theo dõi Vụ nổ Tia gamma trên Kính thiên văn vũ trụ Fermi và sau đó được phát hiện bởi mọi đơn vị quan sát trên mặt đất miễn là hướng gần về phía chòm sao Leo. Nó ở cách chúng ta khoảng 3,6 tỉ năm ánh sáng.

Các nhà thiên văn thường sử dụng GRB để tìm kiếm sao siêu mới phát ra chúng; GRB sáng đến mức nó là một cách hữu ích để xác định nơi sao siêu mới có lẽ đã xảy ra. NASA cho biết họ hi vọng sẽ tìm thấy sao siêu mới gây ra vụ nổ trên trong vòng một hai tuần tới.

Theo Popular Science

http://360.thuvienvatly.com

HỆ MẶT TRỜI

   thien van by nguyễn tất thành

Lực ma sát là gì?

Lực ma sát là lực cản trở chuyển động của một vật này so với vật khác. Nó không phải là một lực cơ bản, ví dụ như lực hấp dẫn hay lực điện từ. Thay vậy, các nhà khoa học tin rằng lực ma sát là kết quả của lực hút điện từ giữa các hạt tích điện có trong hai bề mặt tiếp xúc.

Các nhà khoa học đã bắt đầu chắp nối với nhau các định luật chi phối lực ma sát vào thế kỉ thứ 15, nhưng vì các tương tác quá phức tạp, nên việc đặc trưng hóa lực ma sát trong những tình huống khác nhau thường đòi hỏi có các thí nghiệm và không thể chỉ được suy luận ra từ các phương trình hay định luật.

Với mỗi quy tắc chung về lực ma sát, luôn có nhiều ngoại lệ. Chẳng hạn, trong khi hai bề mặt gồ ghề (ví dụ như giấy nhám) chà xát lên nhau thỉnh thoảng có ma sát lớn hơn, nhưng những bề mặt được mài rất nhẵn (ví dụ như các tấm kính thủy tinh) đã được lau sạch hết các hạt bụi bám trên mặt thật ra có thể dính vào nhau rất mạnh.

Các loại ma sát

Có hai loại ma sát chính, ma sát nghỉ và ma sát động. Ma sát nghỉ tác dụng giữa hai bề mặt không chuyển động tương đối với nhau, còn ma sát động tác dụng giữa những vật đang chuyển động.

Trong chất lỏng, lực ma sát là lực cản trở giữa những lớp chuyển động của một chất lỏng, nó còn được gọi là lực nhớt. Nói chung, chất lỏng càng nhớt thì càng đặc, vì thế mật ong có lực ma sát nhớt lớn hơn nước.

Các nguyên tử bên trong một vật liệu rắn cũng có thể chịu lực ma sát. Ví dụ, nếu một khối kim loại rắn bị nén, thì toàn bộ các nguyên tử bên trong vật liệu chuyển động, gây ra lực ma sát nội.

Trong tự nhiên, không có những môi trường hoàn toàn không có ma sát: ngay cả trong không gian vũ trụ ngoài xa, những hạt vật chất nhỏ xíu có thể tương tác, gây ra ma sát.

Hệ số ma sát

Hai vật rắn chuyển động với nhau chịu tác dụng của lực ma sát động. Trong trường hợp này, lực ma sát bằng một phần của lực vuông góc tác dụng giữa hai vật (phần đó được xác định bởi một con số gọi là hệ số ma sát, nó được xác định qua các thí nghiệm). Nói chung, lực ma sát độc lập với diện tích tiếp xúc và không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của hai vật.

Lực ma sát còn tác dụng lên những vật đứng yên. Lực ma sát nghỉ giữ cho các vật khỏi chuyển động và thường có giá trị cao hơn lực ma sát chịu bởi hai vật đó khi chúng chuyển động tương đối với nhau. Lực ma sát nghỉ là cái giữ cho cái hộp trên một miếng ván nghiêng không trượt xuống phía dưới.

Ứng dụng của ma sát

Lực ma sát giữ một vai trò quan trọng trong nhiều quá trình hằng ngày. Chẳng hạn, khi hai vật cọ xát lên nhau, lực ma sát làm cho một phần năng lượng chuyển động bị biến đổi thành nhiệt. Đó là nguyên nhân vì sao cọ xát hai que củi lên nhau cuối cùng sẽ tạo ra lửa.

Lực ma sát còn là nguyên nhân gây ăn mòn và xẻ rảnh trên bánh răng và những bộ phận cơ giới khác. Đó là nguyên do người ta sử dụng dầu bôi trơn, hay chất lỏng, để làm giảm ma sát – và giảm ăn màn và xẻ rảnh – giữa các bộ phận đang chuyển động.

Nguồn: LiveScience

"Nguồn Thuvienvatly.com"

8 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời

Quay ngược

Tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời đều quay cùng chiều với hướng mặt trời quay – ngược chiều kim đồng hồ, đối với nhà quan sát ở trên bán cầu bắc của Trái đất. Tương tự như vậy, tất cả các vệ tinh lớn trong hệ mặt trời đều quay theo những quỹ đạo cùng hướng xung quanh hành tinh chủ tương ứng của chúng, tuân theo hướng chuyển động quay hành tinh, với một ngoại lệ: đó là Triton. Vệ tinh lớn nhất của Hải Vương tinh có quỹ đạo quay ngược: nó chuyển động ngược chiều với hướng quay của hành tinh khí khổng lồ này. Một số nhà nghiên cứu cho rằng Triton có lẽ đã không chào đời tại Hải Vương tinh, mà thay vào đó nó có thể là tàn dư của một hệ đôi hành tinh lùn bị bắt giữ bởi lực hấp dẫn của Hải Vương tinh, tống khứ thành phần còn lại kia của hệ đôi Triton ra xa trong quá trình đó. Ảnh chụp Hải Vương tinh cùng Triton ở trên là từ phi thuyền Voyager 2, phi thuyền đã đi qua hệ Hải Vương tinh vào năm 1989.

Sức mạnh khủng khiếp

Quái vật bụi sao Hỏa rất xứng với danh hiệu “máy hút chân không mạnh nhất trong hệ mặt trời” trong quyển sách mới của David Baker và Todd Ratcliff – 50 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta.  Nhờ áp suất thấp và lực hấp dẫn bề mặt trên sao Hỏa, những xoáy bụi vút lên cao hơn nhiều so với tornado trên mặt đất chúng ta – chúng có thể đạt tới độ cao của đỉnh Everest với những cơn cuồng phong vượt quá tốc độ 300 km/h, theo Baker và Ratcliff.

Lớp vỏ đang co lại

Thủy tinh, hành tinh trong cùng nhất, bị bao phủ bởi những diện mạo địa chất gọi là các vách thùy, một dạng đặc điểm kiểu bậc thang do sự nén ép tạo ra. Một vách cong có thể nhìn thấy ở chính giữa bức ảnh chụp trên. Sự phân bố toàn cầu của chúng trên Thủy tinh gợi ý rằng toàn bộ hành tinh này đã và đang co lại, có lẽ đến 6 km đường kính trong quãng đời của nó, khi nhân của nó nguội đi – và quá trình trên có thể vẫn đang tiếp diễn. Những quan sát mới đây cho biết mặt trăng của Trái đất có lẽ đã co lại qua một cơ chế tương tự cách đây một thời gian tương đối ngắn, nhưng ở cấp độ nhỏ hơn nhiều.

Thích nhào lộn

Hyperion, một trong nhiều vệ tinh của sao Thổ, là một vật thể hình thù kì dị như tổ ong với mật độ quá thấp – khoảng một nửa mật độ của nước – nên nó phải hết sức xốp, về cơ bản là một cái bọt biển dài 400 km mà thôi. Và không giống như các vật thể lớn trong hệ mặt trời có chu kì quay rõ ràng, thí dụ như Trái đất có chu kì quay là 24 giờ, chuyển động quay của Hyperion là mang tính hỗn độn. Nếu ai đó sống trên vệ tinh hình quả bóng hay nhào lộn này, thì việc lập kế hoạch tuần sẽ hết sức khó khăn – vì chiều dài mỗi ngày Hyperion biến đổi thất thường.

Nơi hôi thối nhất hệ mặt trời

Theo quyển sách của Baker và Ratcliff, Io rất xứng với danh hiệu “nơi hôi thối nhất trong hệ mặt trời”. Vệ tinh lớn thứ ba của Mộc tinh này đối với chúng ta sẽ ngửi có mùi trứng thối, do các núi lửa đang hoạt động của nó – mang lại hàm lượng sulfur cao. Kết quả là bề mặt băng giá của vệ tinh trên và khí quyển của nó giàu chất sulfur dioxide mùi hăng cay cũng như hydrogen sulfide, chất mang lại mùi đặc trưng khó ngửi.

Những cơn mưa methane

Bạn cần một hầm trú ẩn ư? Titan không phải là nơi thích hợp nhất đâu. Nó là vệ tinh quay xung quanh Thổ tinh, nhưng có quá nhiều nhiên liệu hydrocarbon, khiến vệ tinh sao Thổ này rất xứng với danh hiệu “bể nhiên liệu tốt nhất”. Titan có chu trình hydrocarbon na ná như chu trình nước của Trái đất, kết thúc với những cơn mưa methane, sương hydrocarbon và những hồ methane và ethane lỏng lỗ chỗ trên bề mặt, thí dụ như các hồ trong bức ảnh trên do phi thuyền Cassini chụp.

Núi khổng lồ

Đỉnh Everset có là là ngọn núi cao nhất – và là đỉnh cao danh vọng nhất – trên Trái đất, nhưng ở độ cao 8850 mét, nó chẳng có chút gì là đỉnh núi cao nhất trong hệ mặt trời. Vinh quang đó thuộc về ngọn Olympus trên sao Hỏa, một ngọn núi đường kính hơn 600 km (cỡ bằng bang Arizona của Mĩ) và tính đến đỉnh nó cao 27 km, cao gần ba lần đỉnh Everest.

Lắp khít vừa vặn

Nhật thực toàn phần là một sự kiện hiếm gặp trên Trái đất, nhưng nó còn hiếm hơn nữa trong ngữ cảnh quy mô hệ mặt trời. Chỉ ở trên Trái đất thì sự phối hợp giữa kích thước, hình dạng và khoảng cách của mặt trăng và mặt trời mới cho phép một vật thể (mặt trăng) chặn hết ánh sáng của vật thể kia (mặt trời) hầu như khít hoàn toàn. Thực tế đó còn bất ngờ hơn khi biết rằng Trái đất chỉ có mỗi một mặt trăng. Mộc tinh và Thổ tinh cso hệ thống vệ tinh nhiều hàng tá, nhưng đa phần vệ tinh của chúng nhìn từ chúng chỉ che đi một phần của mặt trời, về cơ bản là mang lại nhật thực một phần. Ở Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh xa xôi hơn, vấn đề thường xảy ra ngược lại – các vệ tinh chặn hết toàn bộ mặt trời và sau đó là một phần. Hai trong số các vệ tinh của Thổ tinh, Prometheus và Pandora, có kích thước và khoảng cách gần như thích hợp để mang lại một nhật thực toàn phần, nhưng cả hai vật thể thuôn dài này không lắp khít với hình dạng của mặt trời.

http://360.thuvienvatly.com/

Lần đầu tiên tạo ra được nhiệt độ tuyệt đối âm trong phòng thí nghiệm

Nghe có vẻ như là một địa ngục băng giá, nhưng lần đầu tiên các nhà vật lí đã tạo ra được một chất khí nguyên tử có nhiệt độ dưới không độ tuyệt đối. Kĩ thuật của họ mở đường cho sự phát triển những chất liệu Kelvin âm và những dụng cụ lượng tử mới, và có thể còn giúp giải quyết một bí ẩn vũ trụ học.

Nam tước Kelvin đã định nghĩa thang đo nhiệt độ tuyệt đối hồi giữa thế kỉ 19 theo nghĩa là không có cái gì có thể lạnh hơn không độ tuyệt đối. Sau đó các nhà vật lí nhận ra rằng nhiệt độ tuyệt đối của một chất khí liên quan với năng lượng trung bình của các hạt của nó. Độ không tuyệt đối tương ứng với trạng thái lí thuyết trong đó các hạt không có năng lượng gì hết, và những nhiệt độ cao hơn tương ứng với những năng lượng trung bình lớn hơn.

Tuy nhiên, vào thập niên 1950, các nhà vật lí nghiên cứu những hệ vật chất kì lạ hơn bắt đầu nhận ra rằng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Về phương diện kĩ thuật, bạn đọc ra nhiệt độ của một hệ từ một đồ thị vẽ xác suất của những hạt của nó được tìm thấy với những năng lượng nhất định. Thông thường, đa số các hạt có năng lượng trung bình hoặc gần-trung bình, chỉ có vài hạt ít ỏi chuyển động với những năng lượng cao hơn. Trên lí thuyết, nếu tình huống đó bị đảo ngược, với nhiều hạt có năng lượng cao hơn thay vì thấp hơn, thì đồ thị sẽ lật ngược lại và dấu của nhiệt độ sẽ đổi từ nhiệt độ tuyệt đối dương sang âm, theo giải thích của Ulrich Schneider, một nhà vật lí tại trường Đại học Ludwig Maximilian ở Munich, Đức.

Schneider và các đồng sự của ông đã đạt tới nhiệt độ dưới không độ tuyệt đối như thế với một chất khí lượng tử cực lạnh gồm những nguyên tử potassium (kalium). Sử dụng laser và từ trường, họ đã giữ từng nguyên tử trong một cấu hình kiểu mạng lưới. Ở nhiệt độ dương, các nguyên tử đẩy nhau, làm cho cấu hình bền. Sau đó đội nghiên cứu điều chỉnh nhanh từ trường, làm cho các nguyên tử hút nhau thay vì đẩy nhau. “Thay đổi này bất ngờ làm chuyển dịch các nguyên tử từ trạng thái bền nhất, năng lượng thấp nhất của chúng sang trạng thái năng lượng khả dĩ cao nhất, trước khi chúng có thể phản ứng,” Schneider nói. “Nó tựa như là đang đi qua một thung lũng, và bất ngờ nhận thấy bạn ở trên đỉnh núi.”

Ở nhiệt độ dương, một sự đảo ngược như thế sẽ là không bền và các nguyên tử sẽ suy sụp vào bên trong. Nhưng đội khoa học còn điều chỉnh trường laser bẫy để làm cho các nguyên tử dính vào vị trí của chúng. Kết quả này, công bố trên tạp chí Science, đánh dấu sự chuyển trạng thái của chất khí từ ngay trên không độ tuyệt đối xuống vài phần tỉ của một Kelvin dưới không độ tuyệt đối.

Wolfgang Ketterle, một nhà vật lí giành Giải Nobel tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge, người trước đây đã chứng minh nhiệt độ tuyệt đối âm trong một hệ từ tính, đã gọi kết quả mới trên là một “thành tựu thực nghiệm”. Các trạng thái năng lượng cao kì lạ khó tạo ra trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ dương trở nên bền ở nhiệt độ tuyệt đối âm – “như thể bạn có thể đứng trên đỉnh kim tự tháp mà không lo nó bị đỗ,” ông nói – và những kĩ thuật như thế có thể cho phép những trạng thái này được nghiên cứu chi tiết. “Đây có thể là một cách tạo ra những dạng mới của vật chất trong phòng thí nghiệm,” Ketterle bổ sung thêm.

Nếu được tạo ra, những hệ như vậy sẽ hành xử theo những kiểu kì lạ, theo Achim Rosch, một nhà vật lí lí thuyết tại trường Đại học Cologne ở Đức, người đã đề xuất kĩ thuật mà Schneider và đội của ông thực hiện. Chẳng hạn, Rosch và các đồng sự của ông đã tính được rằng trong khi những đám mây nguyên tử thông thường bị hút xuống dưới bởi lực hấp dẫn, nhưng nếu một phần đám mây ở nhiệt độ tuyệt đối âm, thì một số nguyên tử sẽ chuyển động lên phía trên, rõ ràng kháng lại lực hấp dẫn.

Một nét đặc biệt nữa của chất khí dưới không độ tuyệt đối là nó na ná ‘năng lượng tối’, lực bí ẩn đẩy Vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh kháng lại lực hút hấp dẫn hướng vào trong. Schneider lưu ý rằng các nguyên tử hút nhau trong chất khí mà đội khoa học vừa tạo ra cũng muốn co sụp vào bên trong, nhưng không xảy ra bởi vì nhiệt độ tuyệt đối âm làm chúng cân bằng. “Cái thú vị là đặc điểm kì lạ này xảy ra trong Vũ trụ và cũng xảy ra trong phòng thí nghiệm,” ông nói. “Đây có lẽ là cái các nhà vũ trụ học nên xem xét kĩ lưỡng hơn.”

http://360.thuvienvatly.com/

Cảnh mặt trời mọc trên hành tinh Gliese 876d

Trên hành tinh Gliese 876d, cảnh mặt trời mọc thật đáng sợ. Mặc dù chẳng ai biết thật ra trên hành tinh quay quá gần ngôi sao lùn đỏ Gliese 876 của nó như thế này các điều kiện môi trường trông như thế nào, nhưng bức ảnh minh họa trên mang lại sự ấn tượng không kém. Với quỹ đạo gần hơn cả Thủy tinh và khối lượng gấp vài lần Trái đất, Gliese 876d có thể quay chậm đến mức có sự khác biệt rất lớn giữa phía ban ngày và phía ban đêm. Trong bức ảnh minh họa trên, Gliese 876d được tưởng tượng là có hoạt động núi lửa mạnh, có lẽ nguyên nhân là do lực thủy triều hấp dẫn đang nhào nặn và làm nóng phần nhân của hành tinh, và có lẽ còn có sự bốc hơi mạnh ở phía ban ngày. Ngôi sao lùn đỏ mọc lên cùng với hoạt động từ cực mạnh của ngôi sao, với những tai lửa phun lên ngoạn mục. Ở phía trên bầu trời, một vệ tinh giả định có bầu khí quyển mỏng của nó bị gió sao của ngôi sao lùn đỏ thổi giạt ra xa. Gliese 876d khêu gợi trí tưởng tượng của các nhà nghiên cứu một phần vì là nó một trong vài hành tinh ngoài hệ mặt trời mà người ta biết nằm trong hoặc nằm gần vùng ở được của ngôi sao bố mẹ của nó.

Ảnh: Inga Nielsen

Lucky_Rua – thuvienvatly.com

Bão mặt trời có đe dọa chúng ta không?

Lúc đăng bài viết này (24/01/2012), mặt trời đang sôi sục trong chu kì hoạt động 11 năm của nó. Nhiều vết đen mặt trời có thể nhìn thấy trước những người sử dụng kính thiên văn và các bộ lọc mặt trời. Các đài thiên văn vũ trụ đang phát hiện ra những tai lửa mặt trời rực rỡ - những đợt phun trào bức xạ cường độ mạnh và những sự kiện bùng nổ lớn nhất của hệ mặt trời – kéo dài hàng phút đến hàng giờ đồng hồ trên bề mặt mặt trời. Thỉnh thoảng, những đợt phun trào vật chất vành nhật hoa, hay CME – những bọt khí và từ trường khổng lồ từ mặt trời phát ra, chứa tới một tỉ tấn hạt tích điện có thể truyền đi vài triệu dặm mỗi giờ - được giải phòng vào môi trường giữa các sao. Dòng chất liệu mặt trời này đi xuyên trong không gian, và thỉnh thoảng đi tới Trái đất chúng ta. Vậy nó có gây nguy hiểm không? Chúng ta có nên lo lắng không?

+ Phóng to hình

Một tai lửa mặt trời quan sát bởi Đài thiên văn Động lực học Mặt trời (SDO) của NASA, hôm 23 tháng 1, 2012. Ảnh: SDO

Câu trả lời là không. Những cơn bão mặt trời này nhìn thật khủng khiếp, nhưng chúng không gây nguy hại đối với chúng ta đang ở trên mặt đất.

Vậy thì bão mặt trời có nguy hại gì trong không gian? Những hạt năng lượng rất cao, ví dụ như những hạt mang bởi CME, có thể gây ra sự nhiễm xạ đối với con người và những loài thú khác. Chúng sẽ nguy hiểm đối với những nhà du hành không có lớp chắn bảo vệ, ví dụ những nhà du hành đi lên mặt trăng. Liều lượng nhiễm xạ lớn có thể gây thiệt mạng.

Nhưng, đối với chúng ta đang ở trên mặt đất, bão mặt trời không nguy hiểm vì chúng ta được lá chắn khí quyển của Trái đất bảo vệ. Khí quyển và từ quyển của Trái đất đủ để bảo vệ chúng ta an toàn trên mặt đất.

+ Phóng to hình

Ảnh minh họa từ trường của Trái đất che chắn hành tinh của chúng ta trước các hạt từ mặt trời đến. Ảnh: NASA/GSFC/SVS

Tuy nhiên, bão mặt trời gây nguy hại đối với công nghệ của chúng ta. Khi một đợt phun trào vật chất vành nhật hoa đi tới khí quyển của Trái đất, nó gây ra sự nhiễu loạn tạm thời của từ trường của Trái đất. Bão mặt trời gây ra bão địa từ.

Những cơn bão mặt trời mạnh nhất gửi những dòng vật chất vành nhật hoa của chúng, chứa những hạt tích điện, vào trong không gian. Khi những hạt tích điện đó đụng độ với khí quyển của Trái đất, chúng có thể làm hỏng vệ tinh và những máy bay tầm cao do bức xạ. Chúng có thể gây gián đoạn các hệ thống viễn thông và đạo hàng. Chúng có nguy cơ làm mất điện cả thành phố.

Nhưng, khi một cơn bão mặt trời xảy ra, phải mất vài ngày thì những hạt tích điện nguy hiểm đó mới đi tới Trái đất. Khi một vụ phun trào vật chất vành nhật hoa cỡ lớn trên đường đi của nó, các vệ tinh của chúng ta có thể tạm ngừng vận hành. Những mạng lưới điện trên Trái đất có thể được định thế lại. Vân vân.

+ Phóng to hình

Một tai lửa mặt trời khổng lồ và kích cỡ thật lớn so với Trái đất nhỏ bé của chúng ta. Nhưng Trái đất ở đủ xa mặt trời nên những tai lửa này không gây nguy hiểm gì. Ảnh: NASA

Theo NASA, chu kì mặt trời hiện nay – các nhà vật lí vũ trụ gọi là Chu kì Vết đen Mặt trời 24 – sẽ đạt cực đại vào tháng 2/2013. Số lượng bão mặt trời vào cuối năm 2011 là cao và vẫn ở mức cao lúc đăng bài viết này (đầu năm 2012). Tuy nhiên, theo những tiên đoán hiện nay, chu kì vết đen mặt trời này là nhỏ nhất trong hơn 80 năm qua.

Có lí do để tin rằng những cơn bão trên mặt trời đã và đang xảy ra trong hàng tỉ năm rồi, kể từ khi có mặt trời và Trái đất xuất hiện. Nếu đúng như thế thì toàn bộ sự sống trên Trái đất đã tiến hóa dưới sự ảnh hưởng của chúng. Vì thế, khi chúng ta tiến đến một cực đại khác trong chu kì hoạt động của chúng, mặt trời chẳng làm cái gì mà nó chẳng làm hàng triệu lần trước đây. Sự khác biệt là ở chỗ ngày nay chúng ta có những công nghệ có thể bị ảnh hưởng bởi hoạt động của mặt trời.

http://360.thuvienvatly.com

Phát hiện siêu trái đất mới nằm trong vùng ở được của một ngôi sao láng giềng

Một đội khoa học quốc tế vừa phát hiện ra một siêu trái đất có khả năng ở được đang quay xung quanh một ngôi sao láng giềng. Với chu kì quỹ đạo khoảng 28 ngày và khối lượng tối thiểu gấp 4,5 lần Trái đất, hành tinh trên quay trong “vùng ở được” của ngôi sao, nơi nhiệt độ không quá nóng cũng chẳng quá lạnh cho nước thể lỏng tồn tại trên bề mặt của hành tinh. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng của ít nhất một và có khả năng hai hoặc ba hành tinh nữa đang quay xung quanh ngôi sao đó, nó ở cách Trái đất chúng ta khoảng 22 năm ánh sáng.

Ngôi sao mẹ thuộc một hệ sao ba và có thành phần khác với Mặt trời của chúng ta, với hàm lượng thấp hơn nhiều của các nguyên tố nặng hơn helium như sắt, carbon, và silicon. Khám phá này cho thấy những hành tinh có khả năng ở được có thể xuất hiện trong nhiều môi trường đa dạng hơn trước đây người ta nghĩ.

Các nhà nghiên cứu đã khai thác dữ liệu từ Đài thiên văn Nam châu Âu và phân tích nó với một phương pháp phân tích dữ liệu mới lạ. Họ còn kết hợp những phép đo mới thu từ Quang phổ kế Echelle Phân giải Cao của Đài thiên văn W.M. Keck và Quang phổ kế Tìm kiếm Hành tinh Carnegie tại Kính thiên văn Magellan II. Kĩ thuật tìm kiếm hành tinh của họ là đo lấy những chao đảo nhỏ trong chuyển động của ngôi sao gây ra bởi lực hấp dẫn của một hành tinh.

Ảnh minh họa hai hành tinh nêu trong bài báo này: b và c. Hành tinh c nằm trong vùng ở được của ngôi sao mẹ. Hành tinh b thì quá nóng. Ảnh: Guillem Anglada-Escudé

Ngôi sao mẹ, tên gọi là GJ 667C, là một sao lùn loại M. Hai ngôi sao còn lại trong hệ sao ba (GJ 667AB) là một cặp sao lùn K màu cam, với hàm lượng của những nguyên tố nặng chỉ bằng 25% so với Mặt trời của chúng ta. Những nguyên tố nặng là viên gạch cấu trúc của những hành tinh đất đá, nên người ta nghĩ ít có khả năng cho những hệ sao đã tiêu hao hết kim loại có được nhiều hành tinh khối lượng thấp. Khám phá này gợi ý rằng thiên hà của chúng ta phải đang ẩn chứa hàng tỉ hành tinh có khả năng ở được.

Trước đây, GJ 667C đã từng được quan sát thấy có một siêu trái đất (GJ 667Cb) với chu kì 7,2 ngày, tuy nhiên kết quả này chưa bao giờ được công bố. Hành tinh này quay quá gần ngôi sao mẹ nên nó sẽ quá nóng cho nước tồn tại ở thể lỏng. Nghiên cứu mới bắt đầu với mục tiêu là thu được những thông số quỹ đạo của siêu trái đất này.

Nhưng ngoài ứng cử viên đầu tiên này, đội nghiên cứu còn tìm thấy dấu hiệu rõ ràng của một hành tinh mới (GJ 667Cc) với chu kì quỹ đạo 28,15 ngày và khối lượng tối thiểu gấp 4,5 lần Trái đất. Hành tinh mới nhận 90% ánh sáng mà Trái đất nhận. Tuy nhiên, vì đa phần ánh sáng tới của nó thuộc về miền hồng ngoại, nên hành tinh cũng sẽ hấp thụ một phần trăm cao hơn của năng lượng tới này. Khi xét đồng thời cả hai hiệu ứng, người ta thấy hành lượng năng lượng mà ngôi sao trên hấp thụ từ ngôi sao của nó bằng với lượng năng lượng mà Trái đất chúng ta hấp thụ từ Mặt trời.

Đội nghiên cứu tìm thấy hệ ba trên còn có khả năng chứa một hành tinh khí khổng lồ và một siêu trái đất nữa với chu kì quỹ đạo 75 ngày. Tuy nhiên, hai khả năng này cần có thêm quan sát mới có thể xác nhận.

http://360.thuvienvatly.com

3 nguyên tố mới đã được đặt tên: Darmstadtium, Roentgenium, Copernicium

       Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học vừa có thêm ba nhân vật hạng nặng mới vào hôm 4 tháng 11. Tên gọi chính thức của ba nguyên tố mới đã được IUPAP phê chuẩn.

       Nguyên tố 110, 111 và 112 được đặt tên là darmstadtium (Ds), roentgenium (Rg) và copernicium (Cn).

      Những nguyên tố này quá lớn và không bền nên chúng chỉ có thể được tạo ra trong phòng thí nghiệm, và chúng nhanh chóng phân hủy thành những nguyên tố khác. Người ta không biết gì nhiều về những nguyên tố này, vì chúng không đủ bền đẻ làm thí nghiệm và không có mặt trong tự nhiên. Chúng được gọi là nguyên tố “Siêu Nặng”, hay Transuranium.

Nicolaus Copernicus

          Thế giới quay xung quanh Copernicium

       Tạm thời gọi là ununbium, copernicium, nguyên tố mới 112, mang tên nhà thiên văn học người Phổ Nicolaus Copernicus (1473-1543), người đầu tiên đề xuất rằng Trái đất quay xung quanh mặt trời, chứ không phải mặt trời quay xung quanh Trái đất, và bắt đầu “Cuộc cách mạng Copernicus”. Trong một phát biểu công bố hồi tháng 7 năm 2009, Sigurd Hofmann, người đứng đầu nhóm khám phá tại Trung tâm Nghiên cứu Ion Nặng GSI Helmholtz ở Đức, nói rằng họ đặt tên cho nguyên tố là Copernicus “để tôn vinh một nhà khoa học lỗi lạc, người đã làm thay đổi thế giới quan của chúng ta”.

        Hofmann và các đồng sự của ông lần đầu tiên tạo ra một nguyên tử của nguyên tố phóng xạ cực mạnh này vào hôm 9 tháng 2 năm 1996, bằng cách cho kẽm và chì lao vào nhau. Kể từ đó, có tổng cộng 75 nguyên tử copernicium đã được tạo ra và phát hiện. Phải mất 10 năm và nhiều lần lặp lại thí nghiệm, nhóm nghiên cứu mới công nhận nguyên tố 112.

          Roentgenium, mang tên một nhà vật lí hiện đại

         Nguyên tố số 111, tên chính thức được đặt lại là roentgenium, được chính thức phát hiện vào năm 1994 khi một đội tại GSI đã tạo ra ba nguyên tử của nguyên tố này, khoảng một tháng sau khi họ khám phá ra darmstadtium, vào ngày 8 tháng 12. Nhóm thực nghiệm cần một thí nghiệm lặp lại để chính thức đặt tên cho nguyên tố, nên đã thực hiện lại thí nghiệm của mình vào năm 2002 và đã tạo ra nhiều nguyên tử hơn.

       Roentgenium mang tên nhà vật lí người Đức Wilhelm Conrad Roentgen (1845 – 1923), bãi bỏ tên gọi tạm thời unununium. Roentgen là người đầu tiên tạo ra và phát hiện ra tia X vào ngày 8 tháng 11 năm 1895. Ông đã giành Giải Nobel Vật lí đầu tiên vào năm 1901 cho khám phá đó.

Darmstadtium mang số 110

Darmstadtium, nguyên tố mới 110, tên gọi tạm thời là ununnilium, lần đầu tiên được tổng hợp vào ngày 9 tháng 11 năm 1994 tại cơ sở GSI ở gần thành phố Darmstadt. Nó được khám phá ra bởi Peter Armbruster và Gottfried Münzenberg, dưới sự chỉ đạo của Hofmann. Nó được tạo ra bằng cách cho nickel-62 bắn phá một đồng vị nặng của chì, phản ứng tạo ra bốn nguyên tử darmstadtium. Thí nghiệm lặp lại với nickel-64, tạo ra nhiều hơn chín nguyên tử.

Robert Kirby-Harris, chủ tịch Viện Vật lí và là tổng thư kí IUPAP, nói “Việc đặt tên cho những nguyên tố này đã được thống nhất sau khi tham khảo ý kiến các nhà vật lí trên khắp thế giới và chúng tôi vui mừng thấy chúng nay đã có mặt trong Bảng tuần hoàn hóa học”.

Theo Space.com

http://360.thuvienvatly.com

Những hình ảnh vật lý được yêu thích nhất 2011 (Update)

Khi đăng tải những tiến bộ vật lí phức tạp và hấp dẫn trong năm, chúng tôi thật sự yêu thích hình ảnh lí thú đi cùng với nó. Dưới đây là 12 bức ảnh yêu thích nhất của chúng tôi [ban biên tập tạp chí Physics World,] trong năm 2011, không xếp theo thứ tự đặc biệt nào cả. Từ những ảnh minh họa đẹp mắt và ảnh lịch sử đến những hình ảnh cho thấy khoa học đã ảnh hưởng như thế nào đến thế giới ta đang sống. Chúng tôi hi vọng bạn cũng sẽ yêu thích chúng.

Những viên gạch cấu trúc của tự nhiên mang lại sự sống

Các biến thể Fano. Ảnh: Tom Coates

Không, nó không phải là một tác phẩm nghệ thuật đương đại, mặc dù có lẽ bạn dễ dàng thỏa sức tưởng tượng đã nhìn thấy những hình ảnh nhiều màu sắc này trên tường nhà minh. Những hình ảnh này là một phần của một dự án mới muốn xây dựng một bảng tuần hoàn những hình dạng có thể trở thành một tài nguyên hữu ích cho các nhà toán học và nhà vật lí lí thuyết. Nó là bộ sưu tập những hình dạng gồm ba, bốn và năm chiều không thể chia nhỏ thành những hình dạng đơn giản hơn nữa. Các nhà nghiên cứu tìm thấy những viên gạch cấu trúc này của vũ trụ, gọi là “các biến thể Fano”, khi đi tìm nghiệm cho lí thuyết dây, lí thuyết giả sử rằng ngoài không gian và thời gian, còn có những chiều ẩn giấu khác nữa.

Học giả và Vua Caliph

Ảnh minh họa Ibn al-Haytham. Ảnh: Sun and Moon Studios

Đây không phải là những minh họa kiểu hoạt hình thường xuất hiện trên tạp chí Physics World, nhưng câu chuyện này thật sự đáng để suy ngẫm. Đây là một trong ba bức ảnh phác họa lại trong trí tưởng tượng của một quãng thời gian 10 năm trong cuộc đời của nhà bác học Hồi giáo thời Trung cổ Ibn al-Haytham (965–1040), người được nhiều nhà sử học xem là cha đẻ của ngành quang học hiện đại. Năm nay là năm kỉ niệm một thiên niên kỉ ra đời tác phẩm lớn của ông Kitab al-Manazir (Sách Quang học).

Búa nước trên chất nền siêu kị nước

Sóng áp suất truyền qua một giọt nước trên chất nền silicon. Ảnh: Kripa Varanasi

Bức ảnh tăng cường màu này thể hiện một giọt nước đang lắng trên một chất nền silicon “siêu kị nước”. Một sóng áp suất bắt đầu đi qua giọt nước. Sóng áp suất chuyển động qua từng giọt nước khi chúng hạ lên trên một bề mặt, gửi một sóng xung kích qua giọt nước làm cho nó lắc lư và trở nên bị biến dạng. Trong khi hiện tượng này khá giống hiệu ứng “búa nước” mà người ta thường nghĩ là gây phiền hà trong hệ thống ống nước, nhưng các nhà nghiên cứu ở Mĩ cho biết nó có thể giải thích những giọt nước thâm nhập các bề mặt như thế nào.

Động đất ở Nhật Bản khiến người ta nghĩ lại về năng lượng hạt nhân

Lửa bốc lên tại Fukushima Daiichi sau trận động đất và sóng thần. Ảnh: REUTERS/Digital Globe/Handout

Lò phản ứng số 3 thuộc nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi đang bốc hỏa trong bức ảnh chụp vệ tinh hôm 14/3 này. Các lò phản ứng 1-4 có thể nhìn thấy từ phía dưới lên trên bức ảnh. Thảm họa sau trận động đất 8,9 độ Richter và sóng thần sau đó đã tàn phá đất nước Nhật Bản hồi đầu năm nay, khiến hàng nghìn người thiệt mạng và gây tổn thất nặng nề đối với cơ sở hạ tầng của quốc gia này. Giới chức Nhật Bản đã ban bố tình trạng khẩn cấp tại Fukushima ở cấp 7 theo Thang Sự cố Hạt nhân Quốc tế (INES) – cấp cao nhất. Thảm họa trên khiến chính phủ các nước trên thế giới phải xét lại các chương trình năng lượng hạt nhân của nước họ.

Cuộc cách mạng mới của thuyết tương đối

Hai lỗ đen đang tương tác. Ảnh: Werner Benger/AEI/CCT/ZIB

Chúng tôi thích bức ảnh minh họa hai lỗ đen đang tương tác này đến mức chúng tôi đã đưa nó lên làm trang bìa của số ra tháng 10 của tờ Physics World. Đây là hình ảnh thuộc một chương trình mô phỏng của hai lỗ đen đi sớt qua nhau và phát ra sóng hấp dẫn. Những lỗ đen lang thang bị đánh bật ra khỏi hang ổ thiên hà của chúng là một trong những tiên đoán bất ngờ của các nhà vật lí sử dụng các chương trình mô phỏng mạnh để giải các phương trình Einstein của thuyết tương đối rộng nhằm hiểu rõ hơn về những lỗ đen đang khiêu vũ này.

Công bố thẻ xuống sân bay của Einstein sau 80 năm

Trốn sang vùng đất mới. Ảnh: National Museums Liverpool

Mảnh giấy xoàng xĩnh này thuộc về một chương quan trọng trong cuộc sống của một trong những nhân vật xuất sắc nhất thế kỉ 20. Nó là tấm giấy xuống sân bay cấp cho Albert Einstein khi công đến Anh vào năm 1933 sau khi bỏ trốn khỏi chế độ Đức Quốc xã. Tấm thẻ được mang ra trưng bày rộng rãi lần đầu tiên hồi tháng 5 năm nay, tại Bảo tàng Hàng hải Merseyside ở Liverpool, sau gần 80 năm cất giữ tại Sân bay Heathrow. Lưu ý rằng Einstein khai quốc tịch của ông là Thụy Sĩ, vì ông đã từ bỏ tư cách công dân Đức của mình chỉ vài tuần trước đó trong một phản ứng giận dữ trước chính quyền phát xít.

Lửa bùng phát tại phòng thí nghiệm dưới lòng đất ở Mĩ

Lính cứu hỏa đang xử lí thảm họa tại Mỏ khoáng Soudan. Ảnh: Minnesota Incident Command Center

Hoạt động trong bức ảnh trên trông tựa như cái gì đó trong phim trường Holywood, nhưng thật ra nó là ảnh chụp những người lính cứu hỏa đang phun bọt và nước xuống một hầm lò mỏ khoáng sau khi lửa bùng phát tại Phòng thí nghiệm Dưới lòng đất Soudan hồi tháng 3 năm nay. Cơ sở trên là nơi đặt một số thí nghiệm vật lí công nghệ cao, bao gồm máy dò neutrino MINOS và máy dò của thí nghiệm Tìm kiếm Vật chất Tối Lạnh (CDMS). Trong khi một số bọt phun thật sự đi vào phòng thí nghiệm chính, thì các thiết bị điện tử của máy dò CDMS vẫn bình an vô sự và phòng thí nghiệm nay đã mở cửa hoạt động bình thường trở lại.

Ảnh ảo ba chiều sắc nét hơn

Từ một quả táo trong mắt đến thực tế. Ảnh: Science/AAAS

Quả táo trông tươi ngon này không phải là chiến dịch quảng cáo mới nhất từ một nhà sản xuất máy tính tên tuổi nào. Đây là ảnh chụp một loại hologram mới do các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản phát triển, họ đã thành công trong việc miêu tả màu sắc thực tế trong các hologram không thay đổi theo góc nhìn, cái xảy ra với đa số hologram hiện nay. Kĩ thuật của họ khai thác các dao động nhỏ xíu trong những bề mặt kim loại gọi là “plasmon mặt”.

Chuyến bay lịch sử cuối cùng của tàu Atlantis

Chuyến bay cuối cùng của chương trình tàu con thoi. Ảnh: NASA/Bill Ingalls

Được xem là một hình ảnh biểu trưng của năm, trên đây là ảnh chụp tàu con thoi vũ trụ Atlantis của NASA, chụp không bao lâu sau khi cấu trúc dịch vụ quay lăn bánh trở lại Bệ phóng 39A tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy ở Florida hồi tháng 7 năm nay. Đánh dấu chuyến bay cuối cùng của chương trình tàu con thoi vũ trụ - STS-135 – Atlantis và một phi hành đoàn 4 người đã thực hiện một sứ mệnh 12 ngày phân phát hơn 3,5 tấn hàng tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), giúp trạm này tiếp tục hoạt động trong một năm.

Mecca từ tính

Từ trường 1 – tác phẩm của Ahmed Mater al Ziad. Ảnh: Trustees of the British Museum

Bức ảnh đẹp ấn tượng này – tên gọi là Từ trường 1 và là tác phẩm của họa sĩ Saudi Ahmed Mater – ra mắt hồi tháng 7, trong một cuộc triển lãm mang tên “Hành trình Hajj đến thánh địa Hồi giáo” tại Bảo tàng Anh ở London. Bức ảnh chụp – thể hiện khung cảnh biểu trưng của hàng trăm nghìn người hành hương hajj vây quanh Ka’bah ở Mecca, Arab Saudi – là ảng chụp một thanh nam châm vây quanh bởi mạt sắt. Hình ảnh sẽ quen thuộc với những ai đã học về từ trường tại trường học đồng thời thể hiện được tính cốt lõi của tín ngưỡng hành hương Ka’bah.

Đêm sao đầy sao

Các thiên hà đang tương tác – NGC 5394 và NGC 5395. Ảnh: Alex Cherney

Thoạt nhìn, bức ảnh này trông tựa như một ảnh chụp Hubble tiêu biểu. Đó là vì nó được chụp bởi nhà nhiếp ảnh thiên văn nghiệp dư Alex Cherney. Giải thưởng của ông trong một cuộc thi nhiếp ảnh thiên văn là một giờ sử dụng một trong những chiếc kính thiên văn quang học lớn nhất trên hành tinh – Kính thiên văn Lớn Canary 10,4 m (GranTeCan), trên quần đảo Canary ở Tây Ban Nha – cộng với cơ hội tham gia và là khách mời của một chương trình “ai là ai” thuộc lĩnh vực thiên văn học tại festival STARMUS, một sự kiện thiên văn tổ chức trên quần đảo Canary hồi tháng 6. Sau nhiều cân nhắc, Cherney đã quyết định sử dụng một giờ của ông để sử dụng và chụp ảnh Arp84 (ảnh trên), một cặp thiên hà đang tương tác – NGC 5394 và NGC 5395.

Batman xuất hiện trong đám electron siêu lạnh

Các chùm electron có thể tạo ra những hình dạng kì lạ nhất. Ảnh: Robert Scholten/Đại học Melbourne

Mô típ Batman không thường xuất hiện trên các tạp chí vật lí, nên bức ảnh thật sự thu hút sự chú ý của chúng ta khi nó xuất hiện trong một bài báo Nature hồi tháng 8. Nó là sản phẩm của một nguồn electron lạnh mới có thể chụp ảnh những cấu trúc nhỏ xíu ở cấp độ chiều dài nguyên tử. Nguồn electron trên, khai thác công dụng của các nguyên tử siêu lạnh, có thể phân phối những xung electron kết hợp và cường độ mạnh với những hình dạng đặc biệt – trong đó có nhân vật người dơi quen thuộc ở trên.

Dịch bởi 123physics – thuvienvatly.com

Nguồn: physicsworld.com

Trên sao Hỏa hiện nay có nước chảy?

Nước lỏng có lẽ đang chảy trên sao Hỏa hiện nay, theo một nhóm nhà khoa học ở Mĩ. Ảnh chụp từ Tàu quỹ đạo Trinh sát sao Hỏa (MRO) của NASA cho thấy những cấu trúc tối, hẹp, hình ngón tay chạy theo những dốc nghiêng trong những vùng nhất định thuộc bán cầu nam của hành tinh trong những tháng mùa hè của nó. Các nhà nghiên cứu tin rằng đây có thể là do nước muối chảy gây ra và kết quả làm tăng thêm sức nặng cho viễn cảnh có khả năng có sự sống trên sao Hỏa.

Trong những năm gần đây, các vệ tinh quay xung quanh Hỏa tinh đã cho thấy băng có khả năng tồn tại ngay bên dưới bề mặt của hành tinh ở những vùng vĩ độ trung-đến-cao. Ảnh chụp vệ tinh còn cho thấy những con rãnh trên thành miệng hố sao Hỏa có thể tạo ra bởi nước lỏng chảy xuống thành hố trong lịch sử địa chất khá gần đây – mặc dù một số nhà nghiên cứu chưa thống nhất. Tuy nhiên, số đông mọi người đồng ý rằng nước lỏng ở dạng những cái hồ lâu năm không thể có mặt trên sao Hỏa ngày nay, biết rằng nhiệt độ trung bình trên bề mặt của hành tinh là khoảng – 60^oC và thời tiết cực kì khô hanh.

Nay Alfred McEwen thuộc trường Đại học Arizona và các đồng nghiệp cho biết bề mặt Hỏa tinh rốt cuộc có thể là quê hương đối với nước lỏng, mặc dù ở một trạng thái có phần nhất thời. Khám phá trên xuất hiện sau khi một trong các đồng nghiệp của McEwen, Lujendra Ojha, phân tích hai ảnh của cùng một điểm trên bề mặt Hỏa tinh do kính thiên văn HiRISE của MRO chụp. Ý tưởng là xây dựng một ảnh nổi để cảm nhận chiều sâu, nhưng ý tưởng này tỏ ra khó khăn vì các chi tiết trong ảnh, được chụp ở những thời điểm hơi khác nhau, không giống nhau.

Biến đổi theo mùa

Các nhà nghiên cứu nhanh chóng nhận ra sự có mặt của những sọc đen chỉ rộng vài mét và dài tới vài trăm mét kéo dài xuống những dốc đá và chiều dài của chúng thay đổi theo thời gian. Đối chiếu với những ảnh chụp khác trong kho tư liệu, rồi sau đó xác nhận khám phá của họ với những ảnh mới thu từ HiRISE, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng những đặc điểm này có mặt ở một vài nơi chọn lọc trong vùng bán cầu nam, và chúng xuất hiện vào cuối mùa xuân sao Hỏa, phát triển trong mùa hè và sau đó mờ dần với sự xuất hiện của mùa thu hoặc mùa đông.

Một thành viên khác của đội, Shane Byrne, cho biết các nhà nghiên cứu “đã suy nghĩ lâu và vất vả” về cái có thể gây ra những sọc vằn này. Họ ngờ vực thủ phạm có thể là bụi đang lở xuống dốc và phơi ra chất liệu tối hơn bên dưới, nhưng họ đã bác bỏ ý tưởng này vì hiện tượng chỉ nhìn thấy ở những bờ dốc trên thực tế không có bụi. Một khả năng nữa là những sọc vằn đó là do băng tan gây ra, nhưng các nhà nghiên cứu lại bác bỏ điều này vì trong một số vùng đã nghiên cứu nhiệt độ ban ngày tối đa lúc cao điểm mùa hè đạt tới 25^oC, nhiệt độ cản trở sự hình thành của băng trong bất kì khoảng thời gian nào.

Thay vào đó, theo các nhà nghiên cứu, những sọc vằn đó được giải thích tốt nhất bởi nước mặn đang chảy. Muối, cái người ta biết có nhiều trên sao Hỏa, làm giảm điểm đông đặc của nước, cho phép nó tồn tại ở trạng thái lỏng của nó ở nhiệt độ dưới 0^oC. Muối còn thay đổi các tính chất bay hơi của nước, nghĩa là nước mặn có thể chống chịu trước thời tiết cực kì khô hanh của sao Hỏa tốt hơn nhiều so với nước tinh khiết. Đối với những bề mặt tối, McEwen và các đồng nghiệp đề xuất rằng nước lỏng có thể đang kết dính những chất liệu dạng hạt mịn với nhau và làm cho chúng trông sạm màu khi bình thường trông chúng sáng hơn, nhưng các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng họ không thể giải thích tại sao những bờ dốc đó lại trở về màu sắc bình thường của chúng trong mùa đông.

Những sọc vằn bí ẩn

Về những sọc vằn đó, còn có nhiều câu hỏi chưa được trả lời. Thí dụ, tại sao chưa có sọc nào được tìm thấy ở bán cầu bắc của Hỏa tinh? Đội nghiên cứu cho rằng điều này có thể là do một sự dồi dào hơn của những dốc đá thích hợp ở phía nam và thực tế mùa hè ở bán cầu nam ấm hơn. Tuy nhiên, quan trọng nhất là đội nghiên cứu không hiểu nước đó từ đâu mà có. Các nhà nghiên cứu nêu giả thuyết rằng nước ngấm lên trên các vỉa đá đã đi qua những vết nứt bên trong đá cho đến khi nó lên tới bề mặt. Điều này cho thấy nước đang đi lên từ lòng đất, nhưng như Byrne trình bày, nhiệt độ ở ngay bên dưới bề mặt Hỏa tinh vài ba mét, thậm chí vào cao điểm mùa hè, là đủ thấp để làm đông đặc mọi thứ ngoại trừ thứ nước mặn kì lạ nhất đó.

Michael Hecht thuộc Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở California, người không có liên quan trong nghiên cứu trên, tin rằng nghiên cứu trên cung cấp bằng chứng “thuyết phục và hấp dẫn” cho nước chảy trên bề mặt sao Hỏa. Ông nói McEwen và các đồng nghiệp “hoàn toàn chính đáng” trong việc nghĩ tới nước mặn là lời giải thích, ông cho biết sao Hỏa quá khô nên ngay cả ở những nhiệt độ thấp cỡ -70^oC, thì nước vẫn có thể bay hơi. “Cách duy nhất để có nước lỏng liên tục là tìm một cách cho nó vẫn ở dạng lỏng ở nhiệt độ gần -70^oC”, ông nói. “Nước mặn có thể đáp ứng yêu cầu đó”.

Tuy nhiên, Hecht nghĩ rằng lượng nước đó có khả năng “xả ra” từ khí quyển, biết rằng vào mùa đông những bờ dốc ở bán cầu nam lạnh hơn bất kì bề mặt nào xung quanh và vì thế bắt nước bởi sự ngăn cản nó bay hơi.

Tuy nhiên, để chứng minh giả thuyết nước mặn, sẽ phải gửi một phi thuyền rô bôt tiếp đất Hỏa tinh đến một trong những vùng có đặc điểm mới nhận dạng đó, Byrne nói. Một thiết bị tiếp đất sẽ có thể nhận ra sự tồn tại của nước lỏng và, nếu làm được như thế, nó còn xác định thành phần của nước để tìm xem nó chứa loại muối gì. Ông cho biết một sứ mệnh như vậy còn có thể săn tìm những dấu hiệu của những dạng sống đơn giản, biết rằng những loại vi khuẩn khác thường có thể sống đến mức khó tin trong nước mặn.

Nguồn: physicsworld.com

http://360.thuvienvatly.com/

Mặt trăng định hình do một va chạm vệ tinh đồng hành

Những khác biệt giữa mặt gần và mặt xa của Mặt trăng có thể là hệ quả của một va chạm giữa Mặt trăng và một vật thể đồng hành “du thủ du thực” xảy ra hồi hàng tỉ năm về trước. Đó là kết luận của các nhà địa vật lí ở Mĩ và Thụy Sĩ. Họ đã chạy những mô phỏng trên máy tính xem Mặt trăng sẽ bị ảnh hưởng như thế nào bởi một va chạm khủng khiếp như vậy.

Kể từ khi sứ mệnh vũ trụ Lunar 3 vén màn phía sau Mặt trăng vào năm 1959, chúng ta đã biết rằng mặt gần và mặt xa của Mặt trăng là khác nhau. Mặt gần (luôn hướng về phía trái đất) bị chiếm ngự bởi những đồng bằng basalt tương đối nhẵn gọi là “maria”, còn mặt xa thì đầy núi non và hang hố sâu hoắm. Người ta tin rằng hai mặt cũng khác nhau về cái nằm bên dưới bề mặt, với lớp vỏ mặt gần dường như mỏng hơn nhiều so với lớp vỏ mặt xa.

Các nhà khoa học đã có một số lí thuyết lí giải vì sao hai mặt lại khác nhau như thế. Trong số này có lí thuyết sinh nhiệt thủy triều của Mặt trăng do trường hấp dẫn của trái đất hoặc sự tích lũy mảnh vụn từ miệng hố va chạm lớn tại cực nam của Mặt trăng.

Nay Martin Jutzi và Erik Asphaug thuộc trường Đại học California, Santa Cruz vừa chạy những mô phỏng trên máy tính cho thấy mặt xa của mặt trăng là tàn dư của một vụ va chạm giữa Mặt trăng và một vệ tinh đồng hành nhỏ hơn.

Va chạm tốc độ thấp

Theo hai nhà nghiên cứu trên, vệ tinh đồng hành đó có thể hình thành cùng lúc với Mặt trăng – khi một hành tinh cỡ sao Hỏa va chạm với Trái đất không bao lâu sau khi hệ mặt trời ra đời. Cú va chạm đã giải phóng một vành đai mảnh vụn khổng lồ sau đó quay xung quanh hành tinh của chúng ta, và người ta tin rằng phần lớn chất liệu này đã nhanh chóng co lại thành Mặt trăng. Theo Asphaug, cũng có khả năng có một hoặc nhiều vệ tinh nhỏ khác đồng thời hình thành tại những điểm cân bằng bên trong cái vành đó. Một vệ tinh như thế sau đó có thể bị đưa vào một quỹ đạo du thủ du thực, theo đuôi đằng sau hoặc dẫn trước Mặt trăng 60 độ. Tuy nhiên, người ta nghĩ quỹ đạo này chỉ tồn tại trong khoảng 100 triệu năm và kết thúc với việc vệ tinh đồng hành đó lao vào Trái đất hoặc Mặt trăng ở một tốc độ tương đối thấp.

Đây là kịch bản mà Jutzi và Asphaug đã chạy mô phỏng trên máy tính của họ. Hai nhà nghiên cứu giả sử vệ tinh đồng hành bằng khoảng 3% khối lượng Mặt trăng và hai vật thể va chạm ở tốc độ chừng 2400 m/s hay khoảng 8600 km/h. Đây là vận tốc người ta trông đợi trong sự phá hủy của quỹ đạo du thủ du thực. Một hệ quả quan trọng của va chạm tốc độ thấp này là hai vệ tinh dính vào nhau chứ không xé toạc nhau ra. “Nó không tạo ra một miệng hố, mà nén dồn vật liệu lên một phía”, Asphaug giải thích.

Vận tốc va chạm đó cũng thấp hơn nhiều so với tốc độ của âm thanh trong đá cấu tạo nên hai vệ tinh, nghĩa là nhiệt sinh ra bởi sự va chạm bị tiêu tán hiệu quả và do đó không xảy ra sự tan chảy đất đá hàng loạt.

Các mô phỏng cho thấy sau cú va chạm, một lớp đá nén vỡ mới tích góp lên trên một bán cầu của Mặt trăng. Mô hình cho biết quy mô và bề dày của lớp này phù hợp với cái chúng ta biết về bề mặt của phía bên kia của Mặt trăng. Ngoài ra, mô phỏng còn dự đoán vụ va chạm sẽ đẩy phần lớn lõi magma của Mặt trăng về phía mặt gần – điều này phù hợp với những phép đo nhiệt độ mặt trăng.

Bản đồ trường hấp dẫn GRAIL

Các nhà nghiên cứu hiện đang lên kế hoạch tìm kiếm manh mối của một vụ va chạm trong dữ liệu mới từ Mặt trăng. Hai nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến bản đồ trường hấp dẫn của lõi Mặt trăng sẽ được lập bởi sứ mệnh GRAIL của NASA, theo lịch trình sẽ phóng lên vào tháng 9 tới. GRAIL sẽ khảo sát bề dày và cấu trúc của lớp vỏ Mặt trăng, cái khi đó có thể so sánh với những dự đoán đặc biệt của mô hình của Jutzi và Asphaug.

Các nhà nghiên cứu còn hứng thú với việc so sánh tuổi của đá lấy từ mặt gần và mặt xa. Nếu lí thuyết của họ là đúng, thì đá ở bên mặt xa sẽ lớn tuổi hơn vì chúng hình thành trên vệ tinh nhỏ hơn.

Nguồn: physicsworld.com

http://360.thuvienvatly.com/

Phát hiện hệ hành tinh kì lạ

Một đội nhà thiên văn, trong đó có tiến sĩ Gavin Ramsay thuộc Đài thiên văn Armagh, vừa tìm thấy bằng chứng cho thấy sự tồn tại của một hệ hành tinh khác thường. Hai hành tinh khổng lồ dường như đang quay ở khoảng cách bằng nhau xung quanh một hệ sao đôi nhỏ, đặc, đang tương tác gọi tên là UZ For – hệ gồm hai ngôi sao nhỏ quay xung quanh xung quanh nhau ở cự li rất gần nhau.

Nếu được xác nhận, đây sẽ là một thí dụ của một hệ hành tinh rất mới lạ. Hai ngôi sao, một sao lùn trắng và ngôi sao kia là sao lùn đỏ, nhỏ hơn nhiều so với Mặt trời của chúng ta và đang quay xung quanh nhau ở cự li rất gần nhau, nên chỉ mất chừng hai giờ đồng hồ để chúng hoàn thành một vòng quỹ đạo. Cặp đôi đó thật sự có thể đặt vừa bên trong Mặt trời của chúng ta! Thật tình cờ, hệ sao định hướng sao cho ngôi sao này đi qua phía trước ngôi sao kia trong mỗi vòng quỹ đạo khi nhìn từtrái đất, gây ra sự che khuất lẫn nhau cho phép các tính chất của hệ được xác định rất chính xác.

Nhưng các nhà nghiên cứu lưu ý rằng những sự khe khuất đó xảy ra không chính xác cho lắm. Thay vào đó, chúng thỉnh thoảng quá sớm và đôi khi quá muộn. Điều này khiến họ đề xuất rằng sự có mặt của hai hành tinh khổng lồ, chúng có lực kéo giật hấp dẫn làm cho quỹ đạo của hai ngôi sao “lắc lư” trong không gian và vì thế gây ra sự biến đổi nhỏ trong thời gian đo được giữa những lần che khuất. Theo những tính toán của họ, khối lượng của hai hành tinh đó ít nhất phải bằng tám và sáu lần khối lượng của Mộc tinh, và chúng sẽ phải có năm và mười sáu năm để quay xung quanh hai ngôi sao ở giữa. Hệ sao ở quá xa nên không thể chụp ảnh trực tiếp những hành tinh này.

Hệ sao đang tương tác trên, tên gọi là UZ For do vị trí của nó nằm trong chòm sao phương nam Fornax, tạo ra một môi trường cực kì khắc nghiệt cho các hành tinh. Do sự gần nhau của chúng, lực hấp dẫn của ngôi sao lùn trắng nặng hơn, nhưng nhỏ hơn nhiều, liên tục “đánh cắp” vật chất từ bề mặt của ngôi sao lùn đỏ thành một dòng liên tục. Dòng vật chất này va chạm với bề mặt của sao lùn trắng, nơi nó nóng lên đến hàng triệu độ Kelvin, làm toàn bộ hệ hành tinh ngập lũ với lượng tia X chết chóc nhiều vô kể.

Khám phá trên được thực hiện qua những quan sát mới từ Kính thiên văn Lớn Nam châu Phi (SALT) cùng với dữ liệu lưu trữ của 27 năm thu thập từ nhiều đài thiên văn và vệ tinh quay xung quanh trái đất. Đài thiên văn Armagh truy cập SALT qua tư cách thành viên của SALT Consortium Anh quốc. Nghiên cứu thiên văn tại Armagh được tài trợ từ Bộ Văn hóa, Nghệ thuật và Giải trí Bắc Ireland.

Nguồn: Đài thiên văn Armagh, PhysOrg.com

http://360.thuvienvatly.com

Cận cảnh Vesta, tiểu hành tinh lớn thứ hai trong hệ mặt trời

Sứ mệnh Rạng đông của NASA đã gửi về những ảnh chụp từ trên quỹ đạo xung quanh Vesta, cho thấy một diện mạo phức tạp và kịch tính.

Phi thuyền Rạng đông đi vào quỹ đạo quanh tiểu hành tinh khổng lồ Vesta vào hôm 16 tháng 7. Vesta là tiểu hành tinh nặng thứ hai trong hệ mặt trời và có thể mang lại những cái nhìn mới sâu sắc về những giai đoạn đầu của sự hình thành hành tinh, vì những thiên thạch từ Vesta cho thấy tiểu hành tinh khổng lồ trên hình thành trước trái đất và những hành tinh khác.

 

Những đường rãnh bọc xung quanh xích đạo của Vesta trong bức ảnh này chụp từ cự li 5200km. Chúng có thể hình thành theo lằn của một cú va chạm lớn tại cực nam của Vesta. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Tại cuộc họp báo NASA hôm thứ hai, đội khoa học Rạng đông đã cho công bố một bộ ảnh mới chi tiết chụp từ quỹ đạo Vesta. Những bức ảnh cho thấy một địa mạo biến đổi và bất ngờ và cho thấy rõ những chi tiết nhỏ đến 500m bề ngang – nhỏ hơn một phần nghìn đường kính của Vesta.

Đội Rạng đông trước đây đã công bố một số ảnh chụp sau khi Rạng đông đi vào quỹ đạo quanh Vesta. Nhưng đây là cuộc họp báo đầu tiên của đội để giải thích cái những ảnh chụp cho thấy. Đội còn cho công khai một số ảnh mới trước đây chưa từng công bố.

Những sọc tối

Có những đường rãnh khổng lồ bọc quanh xích đạo của Vesta. Chúng có lẽ đã hình thành từ áp lực của một vụ va chạm khủng khiếp tạo nên một miệng hố khổng lồ tại cực nam của tiểu hành tinh trên, cách nay đã lâu lắm rồi.

Phần bên trong của một số miệng hố có những sọc vằn rất tối có nguồn gốc chưa rõ. “Tôi chưa từng nhìn thấy cái gì giống như thế này trước đây”, một nhà khoa học cho biết. Những ảnh chụp chi tiết hơn của phi thuyền Rạng đông khi nó chuyển động xoắn ốc đến gần hơn có thể sẽ giúp làm sáng tỏ nguồn gốc của chúng.

Sự biến thiên màu sắc và độ sáng trên bề mặt gợi ý đến những khác biệt về thành phần, mặc dù những khoáng chất nào giải thích cho chúng thì đến nay người ta vẫn chưa rõ. “Có những khác biệt rất kịch tính trong những vùng khác nhau”, phát biểu của Enrico Flamini, nhà khoa học chính tại Cơ quan Vũ trụ Italy ở Rome, cơ quan cung cấp quang phổ kế của phi thuyền Rạng đông.

Tiếp cận gần hơn

Phi thuyền Rạng đông, hiện ở cách Vesta khoảng 3500km, đang dần tiếp gần hơn đến tiểu hành tinh trên kể từ khi nó đi vào quỹ đạo ở khoảng cách 16.000km. Nó sẽ chính thức bắt đầu pha quan sát khoa học vào hôm 11 tháng 8 ở độ cao 2700km, cuối cùng thì hạ xuống cách bề mặt tiểu hành tinh 200km.

Vào tháng 7 năm 2012, nó sẽ tách khỏi Vesta đi vào đến mục tiêu thứ hai và cuối cùng của nó, Ceres, tiểu hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời.

Nguồn: New Scientist 

http://360.thuvienvatly.com/

 Những bất ngờ từ biên giới của hệ mặt trời

Ảnh minh họa hai phi thuyền Voyager của NASA đang khám phá một vùng không gian hỗn loạn gọi là nhật nang, lớp vỏ ngoài của cái bọt hạt tích điện bao xung quanh Mặt trời của chúng ta. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech)

Những quan sát bất ngờ của phi thuyền Voyager 1 của NASA một lần nữa làm hồi sinh lí thuyết của các nhà thiên văn về phạm vi bán kính của nhật nang – lớp vỏ nóng bên ngoài của hệ mặt trời. Dữ liệu mới đây từ phi thuyền trên gửi về cho thấy một sự giảm nhẹ vận tốc của gió mặt trời tại điểm nhật dừng – ranh giới phía ngoài của nhật nang – chứ không giảm đột ngột như những lí thuyết hiện nay tiên đoán. Đồng thời, các nhà khoa học khảo sát dữ liệu từ phi thuyền Voyager 1 lẫn Voyager 2 đã tìm thấy rằng từ trường trong nhật nang là một cái bọt sôi sục những bong bóng từ, so với những cung sức từ duyên dáng mà chúng tiên đoán.

Tại ranh giới hệ mặt trời

Các hạt ion hóa từ Mặt trời phát ra ở tốc độ cao – gió mặt trời – tạo ra một cái bọt bóng bao xung quanh hệ mặt trời của chúng ta. Lớp vỏ của cái bọt đó, gọi là nhật quyển, chứa điểm nhật dừng, nhật nang, và cực xung kích. Gió mặt trời truyền đi ở tốc độ siêu thanh cho đến khi nó đi qua một sóng xung kích – cực xung kích, tại đó nó chậm dần và làm nóng nhật nang. Nhật dừng là rìa bên ngoài của nhật nang, nơi gió mặt trời chậm xuống mức zero.

Được phóng lên hồi gần 34 năm về trước, và hiện đang lao đi trong không gian ở cách Mặt trời chừng 14,4 tỉ km, cả Voyager 1 lẫn Voyager 2 hiện đang ở trong nhật nang. Một đội khoa học đứng đầu là Stamatios Krimigis thuộc Phòng thí nghiệm Vật lí Ứng dụng Đại học Johns Hopkins ở Maryland, Hoa Kì, đã sử dụng thiết bị Hạt Tích điện Năng lượng Thấp của Voyager 1 để xác định vận tốc của gió mặt trời. Voyager 1 đã đi vào một khu vực trong đó vận tốc của gió mặt trời chậm dần đến zero kể từ năm 2007. Khi Voyager 1 di chuyển ra bên ngoài trong hơn ba năm qua, vận tốc xuyên tâm của gió mặt trời đã và đang giảm đi gần như tuyến tính từ 208.000 km/h xuống zero; còn thành phần thổi ngang tương đối so với Mặt trời cũng có xu hướng tiến đến zero.

“Điều này cho chúng ta biết rằng Voyager 1 có lẽ đã ở gần điểm nhật dừng, hay ranh giới tại đó môi trường giữa các sao về cơ bản làm dừng dòng chảy của gió mặt trời”, Krimigis nói. “Lớp chuyển tiếp mở rộng của dòng chảy gần bằng zero mâu thuẫn với các lí thuyết tiên đoán một sự chuyển tiếp đột ngột sang dòng chảy giữa các sao tại điểm nhật dừng – và một lần nữa, điều đó có nghĩa là chúng ta sẽ phải xem xét lại các mô hình của mình”.

Khi các vận tốc có thể thăng giáng, nên đội nghiên cứu đã khảo sát số ghi nhiều tháng trước khi xác nhận rằng vận tốc thật sự bằng không. Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng Voyager 1 vẫn chưa đi qua điểm nhật dừng tiến vào không gian giữa các sao. Băng vào không gian giữa các sao sẽ nghĩa là một sự giảm đột ngột mật độ của những hạt nóng thuộc nhật nang và một sự tăng mật độ của những hạt lạnh thuộc plasma giữa các sao. Các nhà nghiên cứu, viết trên tạp chí Nature, đã ước tính vị trí điểm nhật dừng bằng cách kết hợp các quan sát Voyager 1 với những ảnh chụp nguyên tử trung hòa năng lượng cao của nhật nang thu từ sứ mệnh Cassini. Họ tin rằng điểm nhật dừng có thể đâu đó gần 18 tỉ km, nghĩa là Voyager 1 có thể đi ra khỏi lớp chuyển tiếp và đi vào môi trường liên thiên hà vào cuối năm 2012. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Letters.

Vấn đề bọt bóng

Cùng lúc, một đội khoa họa khác ở NASA đã tìm thấy những cái bọt từ riêng biệt, mỗi bọt rộng chừng 160 triệu km, trong nhật nang. Theo các nhà nghiên cứu, Voyager 1 đã đi vào “vùng bọt” đó vào khoảng năm 2007 và Voyager 2 đi vào một năm sau đó, và một trong hai phi thuyền sẽ mất hàng tuần để băng qua chỉ một cái bọt như thế.

 

Ảnh cũ và mới của nhật nang. Những xoắn ốc màu đỏ và màu xanh là những đường sức từ uốn cong nhẹ nhàng của những mô hình chính thống. Dữ liệu mới từ Voyager bổ sung thêm một bọt từ (khung hình nhỏ) vào mớ hỗn tạp trên. (Ảnh: NASA)

“Từ trường của Mặt trời trải rộng ra mọi phía cho đến rìa của hệ mặt trời”, Merav Opher thuộc trường Đại học Boston, Mĩ, giải thích. “Vì Mặt trời quay tròn, nên từ trường của nó trở nên bị xoắn và gấp nếp, có phần tựa như chiếc váy của vũ công ballet. Ở cách Mặt trời xa xa, chỗ hai phi thuyền Voyager hiện nay, nếp gấp của chiếc váy đó bó chùm lại”.

Khi từ trường bị gấp nếp mạnh, các đường sức từ đan chéo nhau và tự tổ chức lại thành những cái bọt từ. Sự tái kết nối từ như thế này giống như quá trình năng lượng cao diễn ra bên dưới các tai lửa mặt trời. Những cái bọt thật sự đó là độc lập và tách rời với từ trường mặt trời rộng lớn”.

Số ghi cảm biến từ phi thuyền cho thấy cặp đôi Voyager thỉnh thoảng đi vào và đi ra khỏi những cái bọt trong vùng bọt đó, còn đôi khi chúng dường như đi qua những vùng không có bọt. Điều này làm phức tạp thêm bức tranh của chúng ta về nhật quyển.

Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng vùng bọt có thể bảo vệ hệ mặt trời khỏi những tia vũ trụ, chúng sẽ bị bẫy bên trong các bọt bóng và phải chuyển động qua từng cái bọt trước khi đi tới những đường sức từ tương đối trơn hơn để truyền về phía bản thân Mặt trời. “Những cái bọt từ đó có vẻ là lá chắn phòng thủ đầu tiên của chúng ta trước các tia vũ trụ”, Opher nói. “Chúng tôi chưa rõ liệu lá chắn này là tốt hay không”.

Cho đến nay, đa số bằng chứng cho các bọt bóng đến từ các phép đo hạt và dòng hạt năng lượng cao và các quan sát từ trường; nhưng vì từ trường đó quá yếu, nên dữ liệu mất thời gian dài để phân tích chính xác. “Có lẽ chúng ta sẽ khám phá [nếu mô hình của chúng ta] là đúng khi hai phi thuyền Voyager tiếp tục tiến sâu về phía trước và tìm hiểu thêm về sự tổ chức của nó”, Opher nói. “Đây chỉ mới là bắt đầu, và tôi dự đoán sẽ còn nhiều bất ngờ ở phía trước”.

Nguồn: physicsworld.com