01-02-2021 10 1425 3 1 Báo lỗi
Nếu bạn hỏi rằng :" Trên thế giới này vật gì là đắt nhất? " thì có lẽ không ít người trả lời đó là " Vàng", một số ít trả lời " Kim cường ", và một số rất ít trả lời là " Ruby, đá quý "... Nhưng không ai ngờ rằng, những vật chất dưới đây vượt qua tầm hiểu biết của chúng ta mà giá trị của chúng còn vượt qua mức tưởng tượng của các " siêu đại gia ".
Với danh sách TOP 10 vật chất siêu đắt đỏ nhất thế giới trên, ngoài TOP 1 ra thì tôi nghĩ bạn hoàn toàn có thể sưu tầm được các TOP còn lại nếu có "điều kiện". Mong rằng qua bài viết, các bạn có thể hiểu biết thêm về một số kiến thức của các vật chất nêu trên.
Các bình luận
Click the image to close
Phản vật chất là có thật, nhưng nó vẫn đại diện cho một sự hiện diện vô hình trong vũ trụ - những hạt nhỏ hơn nguyên tử và đối lập với vật chất bình thường. Khi một hạt và một phản hạt gặp nhau, chúng sẽ tự phá hủy lẫn nhau và tạo ra nguồn năng lượng lớn. Một lượng rất nhỏ phản vật chất [khoảng 1 gam] cũng đủ để thay thế toàn bộ số nhiên liệu hóa học dùng cho tàu con thoi hiện nay. Và hệ thống đẩy dùng phản vật chất có thể giúp tàu thăm dò rút ngắn thời gian khứ hồi tới sao Hỏa, từ 2 năm xuống còn vài tuần. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất là việc tạo ra phản vật chất...
1 triệu năm và 80.000 tỷ USD cho... 1g phản hạt
Để bay đến những hành tinh xa xôi, người ta cần năng lượng và tốc độ. Đó là hai yêu cầu mà tàu thăm dò chạy bằng nhiên liệu hóa học hiện nay không thỏa mãn được. Khắc phục điểm yếu này, các nhà khoa học Mỹ tính đến khả năng dùng phản vật chất làm nhiên liệu... Giáo sư George Schmidt, tại Trung tâm bay của NASA ở Huntville [Mỹ] cho biết, một lượng rất nhỏ phản vật chất [khoảng 1g] cũng đủ để thay thế toàn bộ số nhiên liệu hóa học dùng cho tàu con thoi hiện nay. Và hệ thống đẩy dùng phản vật chất có thể giúp tàu thăm dò rút ngắn thời gian khứ hồi tới sao hỏa, từ 2 năm xuống còn vài tuần.
Đến nay, thế giới vẫn chỉ biết đến phản vật chất... trên phim Thiên thần và ác quỷ.
Vật chất là những gì tràn ngập trong vũ trụ, chúng ta có thể nhìn thấy hoặc đo đạc được. Chúng được tạo thành từ các hạt như nguyên tử, proton, neutron, electron... Theo các nhà vật lý, với mỗi hạt vật chất đều có một hạt trái ngược với nó - phản hạt.
Phản hạt là cái rất giống hạt, nhưng ngược lại với hạt. Ví dụ, antiproton có khối lượng và kích cỡ giống hệt proton, nhưng lại mang điện tích trái dấu với nó. Khi một hạt gặp phản hạt của nó, chúng sẽ tự hủy lẫn nhau và giải phóng một năng lượng lớn. "Năng lượng thu được từ phản ứng hạt - phản hạt lớn gấp 10 tỷ lần năng lượng từ một phản ứng cháy hóa học của hai hạt có khối lượng tương đương", Schmidt nói.
Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất là việc tạo ra phản vật chất. Trong thế giới tự nhiên gần chúng ta không hề có phản vật chất [bởi nếu có, nó sẽ bị vật chất thiêu hủy ngay].
Dùng máy gia tốc để bắn các hạt proton ở tốc độ gần ánh sáng vào một tấm nickel, các nhà khoa học của NASA đã tạo ra những phản hạt trong thời gian vô cùng ngắn. Họ hy vọng sẽ tìm ra cách giữ các phản hạt này ở tốc độ gần ánh sáng, để một ngày nào đó, sử dụng chúng làm nhiên liệu cho tên lửa.
Quá trình sản xuất phản hạt rất khó khăn và tốn kém. Trung tâm phản hạt lớn nhất thế giới - Phòng thí nghiệm Fermi ở Illinois [Mỹ] chỉ sản xuất được một phần tỷ gam phản hạt mỗi năm, với giá 80 triệu USD. Có nghĩa là, người ta cần 1 triệu năm và 80.000 tỷ USD để sản xuất ra 1 gam phản hạt. Có điều, để bay đến ngôi sao gần nhất, một tàu thăm dò sẽ cần đến vài cân phản hạt!
Ông Stephen Holmes, Giám đốc Phòng thí nghiệm Fermi, nói: "Ý tưởng dùng phản hạt còn ở giai đoạn manh nha. Mới chỉ là những nguyên tắc lý thuyết. Nó không phải là công nghệ có thể thực thi trong 20-30 năm nữa mà là công nghệ của tương lai xa".
Chỉ "thực tế" trên... phim
Trong bộ phim được chuyển thể từ cuốn tiểu thuyết Thiên thần và ác quỷ, một vụ nổ phản vật chất đe dọa sẽ san bằng tòa thánh Vaticăng, nhưng trong thế giới thật, các nhà vật lý không hề bận tâm bởi cốt truyện này.
Câu chuyện kể về người anh hùng Robert Langdon trong Mật mã Da Vinci cố gắng truy tìm để lấy lại một ống phản vật chất đã bị đánh cắp từ một cơ sở của CERN [Phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu] tại Thụy Sỹ. Các nhà nghiên cứu tại CERN lần đầu tiên đã tìm ra cách để tạo ra và bẫy các hạt phản vật chất, đây chính là sự kiện đã mang lại cảm hứng cho tác giả Dan Brown viết nên tiểu thuyết Thiên thần và ác quỷ.
Một nhà vật lý thuộc CERN đã không hề lấy làm buồn khi cơ quan này bị công khai thông tin qua những trang tiểu thuyết; trái lại, ông còn cảm thấy hài lòng.
"Tôi luôn nói rằng những gì Dan Brown làm cho Nhà thờ Thiên chúa La Mã trong Mật mã Da Vinci giờ đây ông lại đang làm cho tôi và nghiên cứu của tôi với Thiên thần và ác quỷ”, Gerald Gabrielse, nhà vật lý thuộc Đại học Havard, Trưởng một nhóm nghiên cứu tại CERN, phát biểu.
Sự thật kỳ lạ nhưng đầy hấp dẫn về phản vật chất đã khiến cho rất nhiều tác giả viết truyện khoa học viễn tưởng mơ tưởng về những động cơ phản vật chất phục vụ cho nền văn minh trong tương lai, như mô tả trong bộ phim khoa học giả tưởng Đường đến các vì sao [Star Trek].
Thiên thần và ác quỷ đã miêu tả ước mơ sử dụng nguồn năng lượng chưa từng có này cùng với thảm kịch xảy ra khi một lượng lớn phản vật chất tự phá hủy khi gặp vật chất. Trong câu chuyện giả tưởng này, chỉ cần 1/4 gram phản vật chất sẽ có nguy cơ giải phóng ra 5,000 tấn TNT và phá hủy mọi thứ trong vòng bán kính khoảng nửa dặm.
Nhưng trên thực tế, việc phản vật chất có thể sinh ra được nhiều năng lượng như vậy vẫn là điều các nhà vật lý học mơ ước.
"Nếu như bạn cho phá hủy cùng lúc tất cả các phản vật chất từng được tạo ra trong lịch sử trái đất, bạn thậm chí không có được năng lượng đủ để đun sôi nước pha một tách trà," Gabrielse nói với phóng viên LiveScience.
Phản vật chất tượng trưng cho một vật thể hiếm trong vũ trụ, bị thống trị bởi vật chất. Tới nay, đây là một thực tế mà các nhà khoa học vẫn đang cố tìm hiểu nguyên nhân vì sao.
Trong tự nhiên, cũng có trường hợp hiếm hoi hạt phản vật chất sinh ra khi một tia vũ trụ va vào trái đất ở bên trên vùng khí quyển. Tất nhiên, trong nghiên cứu, việc tập hợp các hạt phản vật chất do con người tạo ra khả thi hơn nhiều so với tập hợp các hạt sinh ra tự nhiên.
Các nhà vật lý đã làm chậm và giữ được một phần nhỏ những hạt phản proton đã sản xuất. Họ sử dụng các bẫy phản vật chất, tương tự như những gì được mô tả trong Thiên thần và ác quỷ, với các từ trường giữ cho các hạt phản vật chất trong môi trường chân không, tránh xa vật chất.
"Bạn cần một thứ đại loại như một chiếc thùng không có thành bao quanh," Gabrielse lưu ý. Dự án trước đây [TRAP] của ông đã thành công trong việc tạo ra và giữ lại các hạt phản proton trong nhiều tháng.
Giờ đây, các nhà vật lý đối mặt với một thử thách to lớn hơn là làm sao để giữ được các nguyên tử phản hydro trung lập. Dự án quốc tế gần đây [ATRAP] đã tạo được một bẫy phản hydro, và giờ đây đang tiếp tục với bẫy thứ 2.
"Hiện tại chúng tôi đang cố bẫy những nguyên tử phản hydro trung lập mà chúng tôi đã tạo ra, nhưng chưa ai chứng minh được mình đã thành công với việc này," Gabrielse nói.
Những nguyên tử phản hydro trung lập như vậy có thể kết thành khối theo lý thuyết, trong khi các hạt phản proton đã bị bẫy lại cố đẩy nhau ra xa. Liệu một khối phản vật chất có phá hủy và tạo ra năng lượng như một vũ khí hạt nhân hạng nhỏ mà không tự đẩy bản thân nó ra xa hay không - điều này vẫn là một câu hỏi mở.
Như vậy, cốt truyện Thiên thần và ác quỷ không phải hoàn toàn phi thực tế, nhưng sự thật bí mật về phản vật chất vẫn là điều mà không một tiểu thuyết hư cấu nào lý giải thành công. "Tại sao vũ trụ lại bao gồm nhiều hạt vật chất hơn là hạt phi vật chất? Chúng ta không hề biết câu trả lời thực sự," Gabrielse nói.
Minh Anh [Tổng hợp từ LiveScience, CNN]
Phản vật chất là chất liệu của tiểu thuyết khoa học viễn tưởng. Trong quyển sách và bộ phim Thiên thần và Ác quỷ [Angels and Demons], giáo sư Langdon cố gắng cứu lấy thành phố Vatican trước một vụ nổ bom phản vật chất. Phi thuyền vũ trụ Enterprise trong phim Star Trek sử dụng sức đẩy phân hủy vật chất-phản vật chất để du hành nhanh hơn ánh sáng.
Phản vật chất cũng là chất liệu của thực tế. Các hạt phản vật chất hầu như giống hệt với đối hạt vật chất của chúng, ngoại trừ là chúng mang điện tích và spin trái dấu. Khi phản vật chất gặp vật chất, chúng lập tức hủy nhau thành năng lượng.
Trong khi bom phản vật chất và phi thuyền sử dụng sức đẩy phản vật chất thì có chút cường điệu, vẫn có nhiều thực tế về phản vật chất sẽ giúp khai sáng cho tế bào não của bạn.
1. Lẽ ra phản vật chất đã hủy hết vật chất trong vũ trụ sau Vụ nổ Lớn
Theo lí thuyết Big Bang, vụ nổ lớn đã tạo ra vật chất và phản vật chất với lượng ngang nhau. Khi vật chất và phản vật chất gặp nhau, chúng hủy nhau, chẳng để lại gì ngoài năng lượng. Vì thế, trên nguyên tắc, lẽ ra chúng ta không tồn tại.
Nhưng chúng ta tồn tại. Và trong chừng mực mà các nhà vật lí có thể nói được, nguyên do duy nhất là bởi vì, vào phút chót, đã có thêm một hạt vật chất trong mỗi tỉ cặp vật chất-phản vật chất. Các nhà vật lí vẫn đang nỗ lực giải thích sự bất đối xứng này.
2. Phản vật chất ở gần bạn hơn bạn nghĩ
Những lượng nhỏ phản vật chất liên tục trút xuống Trái đất dưới dạng tia vũ trụ, các hạt năng lượng cao đến từ vũ trụ. Các hạt phản vật chất này đi tới khí quyển của chúng ta ở tỉ lệ từ chưa tới một hạt trên mét vuông đến hơn 100 hạt trên mét vuông. Các nhà khoa học đã nhìn thấy bằng chứng của sự sinh tạo phản vật chất phía trên các đám mây giông.
Nhưng các nguồn phản vật chất còn ở gần nhà bạn hơn. Chẳng hạn, chuối sản sinh phản vật chất, giải phóng một positron – tương đương phản vật chất của electron – trong mỗi khoảng 75 phút. Hiện tượng này xảy ra vì trong chuối có chứa một lượng nhỏ potassium-40, một đồng vị có mặt trong tự nhiên của potassium [Kali]. Khi potassium-40 phân hủy, thỉnh thoảng nó nhả ra một positron.
Cơ thể của chúng ta cũng có chứa potassium-40, nghĩa là các positron cũng được cơ thể bạn phát ra. Phản vật chất phân hủy tức thời khi tiếp xúc với vật chất, vì thế các hạt phản vật chất này có thời gian sống rất ngắn.
3. Con người chỉ tạo ra được những lượng nhỏ phản vật chất
Các phân hủy phản vật chất-vật chất có khả năng giải phóng năng lượng rất lớn. Một gam phản vật chất có thể tạo ra một vụ nổ ngang tầm với bom hạt nhân. Tuy nhiên, con người chỉ mới có thể tạo ra những lượng phản vật chất hết sức ít ỏi.
Toàn bộ phản proton từng được tạo ra tại máy gia tốc hạt Tevatron ở Fermilab cộng lại chỉ có 15 nano gam. Các phản proton được tạo ra tại CERN thì chừng 1 nano gam. Tại DESY ở Đức, tính cho đến nay có xấp xỉ 2 nano gam positron được tạo ra.
Nếu cho toàn bộ phản vật chất mà con người từng tạo ra phân hủy cùng lúc, thì năng lượng giải phóng chẳng đủ để đun một tách trà.
Khó khăn nằm ở chỗ hiệu quả và chi phí sản xuất và cất trữ phản vật chất. Chế tạo 1 gam phản vật chất đòi hỏi năng lượng khoảng 25 triệu tỉ kWh và tiêu tốn hơn một triệu tỉ đô la.
4. Có cái gọi là bẫy phản vật chất
Để nghiên cứu phản vật chất, bạn cần ngăn nó phân hủy với vật chất. Các nhà khoa học đã tạo ra các cách làm công việc đó.
Các hạt phản vật chất mang điện như positron và phản proton có thể được giữ trong các dụng cụ gọi là bẫy Penning. Những cái bẫy này có thể ví như những chiếc máy gia tốc nhỏ xíu. Bên trong bẫy, các hạt chuyển động xoắn ốc xung quanh từ trường và điện trường ngăn chúng va chạm với thành bẫy.
Nhưng bẫy Penning không hoạt động đối với các hạt trung hòa như phản hydrogen. Bởi vì chúng không mang điện, nên các hạt này không thể giam cầm được bằng điện trường. Thay vậy, chúng được giữ trong bẫy Ioffe, trong đó từ trường mạnh dần về mọi hướng. Các hạt bị mắc kẹt trong những vùng có từ trường yếu nhất, giống hệt như một viên bi lăn vòng quanh tại đáy bát.
Từ trường Trái đất cũng tác dụng như một loại bẫy phản vật chất. Các phản proton đã được tìm thấy trong các vùng bao quanh Trái đất gọi là vành đai bức xạ Van Allen.
5. Phản vật chất có thể rơi lên
Các hạt phản vật chất và vật chất có cùng khối lượng nhưng khác nhau ở các tính chất như điện tích và spin. Mô hình Chuẩn dự đoán lực hấp dẫn có tác dụng như nhau lên vật chất và phản vật chất; tuy nhiên, điều này chưa từng được chứng kiến. Các thí nghiệm như AEGIS, ALPHA và GBAR đang nỗ lực xác nhận dự đoán này.
Việc quan sát tác dụng của lực hấp dẫn lên phản vật chất không dễ như việc ngắm một quả táo từ trên cây rơi xuống. Các thí nghiệm này cần giữ phản vật chất trong một cái bẫy và làm nó chậm lại bằng cách làm lạnh nó xuống những nhiệt độ gần sát không độ tuyệt đối. Và bởi vì lực hấp dẫn là lực yếu nhất trong các lực cơ bản, cho nên các nhà vật lí phải sử dụng các hạt phản vật chất trung hòa trong các thí nghiệm này để tránh sự nhiễu loạn do lực điện gây ra.
6. Phản vật chất được nghiên cứu trong các máy giảm tốc hạt
Bạn từng nghe nói tới máy gia tốc hạt, nhưng bạn có biết còn có cái gọi là máy giảm tốc hạt không? CERN có một cỗ máy gọi là Máy giảm tốc Phản proton, một vòng trữ có thể bắt giữ và làm chậm các phản proton để nghiên cứu tính chất và hành trạng của chúng.
Trong các máy gia tốc tròn như Máy Va chạm Hadron Lớn, các hạt nhận một cú hích năng lượng mỗi lần hoàn tất một vòng quay. Các máy giảm tốc hoạt động ngược lại; thay vì tăng năng lượng, các hạt nhận một cú hích ngược làm chậm tốc độ của chúng.
7. Neutrino có thể là phản hạt của riêng chúng
Mỗi hạt vật chất và đối hạt phản vật chất của nó mang điện tích trái dấu, nên chúng dễ dàng phân biệt được. Các neutrino, những hạt hầu như không khối lượng và hiếm khi tương tác với vật chất, không có điện tích. Các nhà khoa học tin rằng chúng có thể là các hạt Majorana, một họ hạt giả thuyết là phản hạt riêng của chúng.
Các dự án như Minh chứng Majorana và EXO-200 có mục tiêu xác định xem các neutrino có là hạt Majorana hay không bằng cách tìm kiếm một hành trạng gọi là phân rã beta kép không neutrino.
Một số hạt nhân phóng xạ tự phát phân rã, giải phóng hai electron và hai neutrino. Nếu các neutrino là phản hạt của riêng chúng, thì chúng sẽ phân hủy nhau sau phân rã beta kép, và các nhà khoa học sẽ chỉ quan sát thấy các electron.
Việc tìm kiếm các neutrino Majorana có thể giúp giải thích tại sao tồn tại sự bất đối xứng phản vật chất-vật chất. Các nhà vật lí nêu giả thuyết rằng các neutrino Majorana có thể nặng hoặc nhẹ. Các neutrino nhẹ tồn tại hiện nay, còn các neutrino nặng chỉ tồn tại ngay sau Big Bang. Các neutrino Majorana nặng này phân hủy bất đối xứng, dẫn tới sự thừa một chút vật chất cho phép vũ trụ của chúng ta tồn tại.
8. Phản vật chất được sử dụng trong y khoa
PET [Chiếu chụp positron] sử dụng hai positron để tạo ra ảnh phân giải cao của cơ thể. Các đồng vị phóng xạ phát xạ positron [giống như đồng vị có mặt trong quả chuối] được đính với các hóa chất như glucose mà cơ thể sử dụng tự nhiên. Các chất này được tiêm vào máu, trong đó chúng tự nhiên phân rã, giải phóng positron tới gặp electron trong cơ thể và phân hủy. Các phân hủy đó tạo ra tia gamma được dùng để dựng lại hình ảnh.
Các nhà khoa học tại dự án ACE ở CERN đã nghiên cứu phản vật chất với vai trò là một ứng cử viên tiềm năng để điều trị ung thư. Các bác sĩ phát hiện rằng họ có thể chiếu xạ các khối u bằng các chùm hạt sẽ giải phóng năng lượng của chúng sau khi an toàn đi qua mô khỏe mạnh. Sử dụng các phản proton bổ sung thêm một xung năng lượng nữa. Kĩ thuật tỏ ra hiệu nghiệm ở các tế bào chuột đồng, nhưng các nhà nghiên cứu chưa từng tiến hành khảo nghiệm trên tế bào người.
9. Phản vật chất lẽ ra ngăn chúng ta tồn tại có thể vẫn đang ẩn náu trong không gian
Một cách mà các nhà khoa học theo đuổi nhằm giải bài toán bất đối xứng phản vật chất-vật chất là tìm kiếm phản vật chất còn sót lại từ thời Big Bang.
Quang từ phổ kế Alpha [AMS] là một máy dò hạt lắp đặt trên Trạm Vũ trụ Quốc tế tìm kiếm các hạt này. AMS chứa từ trường làm bẻ cong đường đi của các hạt vũ trụ để phân tách vật chất khỏi phản vật chất. Các detector của nó ước định và nhận dạng các hạt khi chúng đi qua.
Các va chạm tia vũ trụ đều đặn sản sinh positron và phản proton, nhưng xác suất tạo ra một nguyên tử phản helium là cực kì thấp bởi vì nó đòi hỏi lượng năng lượng rất lớn. Điều này có nghĩa là việc quan sát thấy dù chỉ một hạt nhân phản helium thôi cũng là bằng chứng mạnh mẽ cho sự tồn tại của một lượng lớn phản vật chất ở đâu đó trong vũ trụ.
10. Con người thật sự đang nghiên cứu cách khai thác nhiên liệu phản vật chất cho phi thuyền vũ trụ
Chỉ một tí phản vật chất cũng có thể sản sinh một năng lượng khổng lồ, biến nó thành một nhiên liệu thông dụng cho các phương tiện đi lại thuộc về tương lai trong tiểu thuyết khoa học viễn tưởng.
Sức đẩy tên lửa phản vật chất trên lí thuyết là có thể; hạn chế là việc thu gom đủ phản vật chất để nó hoạt động.
Hiện nay chẳng có công nghệ sẵn có nào để sản xuất hàng loạt hay thu gom phản vật chất trong thể tích cần thiết cho ứng dụng này. Tuy nhiên, một số ít nhà nghiên cứu đã tiến hành các nghiên cứu mô phỏng về sức đẩy và cất trữ phản vật chất. Trong số này có Ronan Keane tại Viện Hàn lâm Western Reserve và Wei-Ming Zhang tại Đại học Kent State, và Marc Weber cùng các đồng sự tại Đại học Washington. Một ngày nào đó, nếu chúng ta có thể tìm ra phương thức chế tạo hoặc thu gom những lượng lớn phản vật chất, thì những nghiên cứu của họ có thể giúp sự du hành giữa các sao sử dụng sức đẩy phản vật chất trở thành hiện thực.
Nguồn: Symmetry Magazine
Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.
Tags: