3 sự kiện khoa học trong tuần thứ 2 của tháng 4

Tuần thứ hai của tháng 4 năm 2011 chứng kiến ba bước tiến khoa học đáng chú ý, trải rộng từ công nghệ ảnh ba chiều đến tia X-quang và máy tính lượng tử. Điểm chung của các nghiên cứu này là những hiện tượng tưởng như phức tạp được tiếp cận bằng phương pháp mới, đơn giản hơn hoặc mạnh mẽ hơn. Kết quả được công bố trên các tạp chí khoa học uy tín, cho thấy nhiều ý tưởng từng thuộc về phòng thí nghiệm đang dần tiến gần đời sống. Công nghệ ảnh nổi ba chiều mới có thể tạo hình ảnh ba chiều mà người xem không cần đeo kính chuyên dụng, đồng thời vẫn giữ được màu sắc tự nhiên. Khác với truyền hình 3-D thường chồng nhiều hình ảnh để tạo ảo giác chiều sâu, phương pháp này sử dụng ánh sáng trắng tác động lên một màng kim loại mỏng. Các nhà khoa học Nhật Bản công bố kỹ thuật trên tạp chí Science, số ngày 08 tháng 4 năm 2011, mở ra hướng phát triển khác cho hình ảnh ba chiều. Trước khi được chiếu bằng ánh sáng trắng, hình ảnh đã được khắc trên màng mỏng bằng tia laser, tạo nền tảng để hình ảnh ba chiều xuất hiện. Năng lượng điện tử do ánh sáng trắng tạo ra giúp hình ảnh hiện lên trong khoảng một giây, đủ để người quan sát nhận biết hiệu ứng không gian. Những vật thể như quả táo, đóa hoa hồng đỏ và các con Hạc giấy Nhật Bản được tái hiện với màu sắc sặc sỡ, sinh động. Theo Devin Powell, các hình ảnh này vẫn giữ vẻ ngoài khi được quan sát từ nhiều góc độ khác nhau, thay vì thay đổi mạnh như ảnh nổi trên thẻ tín dụng. Đặc điểm ấy khiến công nghệ mới hấp dẫn hơn, bởi người xem có thể nhìn vật thể từ nhiều vị trí mà không cần phụ thuộc vào một góc cố định. Dù thời gian hiển thị còn ngắn, phương pháp dùng ánh sáng trắng cho thấy ảnh ba chiều màu sắc có thể được tạo ra bằng hệ thống ít phụ thuộc laser hơn. Nghiên cứu thứ hai tìm cách tạo tia X-quang bằng va chạm và ma sát, một ý tưởng đơn giản nhưng có thể đem lại thiết bị chuyên dụng nhỏ gọn cho nhân viên y tế. Tiến sĩ Seth Putterman, nhà vật lý học tại Đại học UCLA, chế tạo một máy va đập bằng nhựa epoxy cứng, có khả năng đàn hồi tới 20 lần mỗi giây. Mỗi lần va chạm giải phóng năng lượng tia X-quang, còn những tác động nhẹ hơn, chẳng hạn chạm nhiều lần vào tay nắm cửa, cũng tạo ra mức năng lượng thấp hơn. Hiện tượng này thuộc nhóm phát xạ điện do ma sát, trong đó việc tách một miếng băng dính khỏi bề mặt tiếp xúc cũng có thể phát sinh tia X-quang. Tuy nhiên, cơ chế chính xác khiến năng lượng được giải phóng theo cách này vẫn chưa được hiểu đầy đủ trong phần lớn trường hợp. Putterman đang thử nghiệm nhiều loại vật liệu khác nhau, kỳ vọng tăng cường cường độ tia X lên gấp 10 lần so với mức hiện có. Mục tiêu tiếp theo là tạo ra máy phát tia X-quang có thể vận hành bằng một cục pin 12-volt, giúp thiết bị trở nên linh hoạt hơn trong những môi trường thiếu hệ thống y tế cố định. Nếu đạt được, nguồn phát nhỏ và dễ sử dụng có thể hỗ trợ nhân viên y tế thực hiện một số kiểm tra cần tia X-quang tại nơi làm việc. Dù vậy, nghiên cứu khi ấy vẫn tập trung vào việc tìm hiểu vật liệu, cơ chế phát xạ và khả năng nâng cao năng lượng an toàn. Sự kiện thứ ba liên quan máy tính lượng tử, khi các nhà nghiên cứu lập kỷ lục mới về việc gắn kết nhiều bit lượng tử, còn gọi là qubit. Nhóm nghiên cứu tổng hợp 14 nguyên tử để tạo ra những đặc tính giống một hạt lượng tử duy nhất, vượt kỷ lục trước đó là 10 qubit. Kết quả được đăng trên tạp chí Physical Review Letters, số ngày 31 tháng 3 năm 2011, đánh dấu bước tiến quan trọng trong quá trình xây dựng máy tính lượng tử hữu dụng. Việc liên kết nhiều qubit có thể nâng cao năng lực tính toán, bởi các trạng thái lượng tử cho phép nguyên tử lưu trữ thông tin theo cách khác máy tính thông thường. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra một thách thức lớn: số qubit càng tăng, việc duy trì trạng thái lượng tử ổn định càng trở nên khó khăn hơn. Ba kết quả trong tuần vì thế không chỉ đem lại kỷ lục và hình ảnh đẹp, mà còn cho thấy khoa học tiến bộ luôn đi cùng những bài toán mới cần giải quyết.