Tiếp theo bài 25 năm Cách mạng Khoa học- Kỹ Thuật của báo Khoa học Phổ thông Hoa Kỳ, sau đây là những tiến bộ theo báo Khám phá, giúp ích tí nào cho đào tạo ” tinh thần đổi mới con em” Việt Nam vào thế kỹ thứ 21 chăng?
Vài câu chuyện tiến bộ khoa học, kỹ thuật năm 2012
G S Tôn Thất Trình
1- Hạt tử - particle Higgs, cái điều gây ra trọng lượng – weight thế giới
(theo biên tập viên Tim Folger, nguyệt san Khám phá – Discover số tháng giêng/hai 2013)
Các nhà vật lý học đã xác định hạt tử : “Thiên Thần – God” có trách nhiệm trên mọi chuyện chất liệu – matter ở vũ trụ, làm chúng ta đến gần hơn một lý thuyết của mọi điều. Một cuộc tìm kiếm tốn hàng ngàn tỉ đô la Mỹ, công trình thiết lập đã hàng chục năm nay, đã hòan lại vốn, tháng 7 năm 2012, khi các nhà vật lý học ở máy Đụng độ Hadron To lớn- Large Hadron Collider ( LHC ) gần thành phố Giơ Neo – Thụy sĩ, là họ đã khám phá ra hạt tử boson Higgs , một hạt tử căn bản đến nỗi nếu không có nó sẽ không có nguyên tử - atoms ở vũ trụ và lẽ dĩ nhiên sẽ không có các ngôi sao – stars, các hành tinh – planets và không một ai lại ngạc nhiên về chúng cả . Theo Joe Incandela, nhà vật lý học , Viện đại học California UC Santa Barbara, phát ngôn viên của một trong 2 nhóm gồm trên 5000 nhà vật lý học đã làm ra khám phá này và đó cũng là một trình bày dè dặt : “đây là một lọai khám phá sâu xa, chúng tôi vẫn còn cố hấp thu. Chúng tôi đã rờ tới một cái gì thật sự ngòai vòng bất cứ gì chúng tôi đã làm trước đó.”
Hạt tử Higgs chiếm một vị trí đặc biệt trong thâm tâm các nhà vật lý học (và các phương trình ) vì lẽ nó giúp giải thích tính lưỡng phân- dichotomy làm sửng sốt ở thiên nhiên: tại sao vài hạt tử lại có khối lượng – mass , trong khi những hạt tử khác lại không có ? Căn cứ trên các mô hình Tiếng Nổ Vang – Big Bang, các nhà vật lý học suy ra là vũ trụ đã khởi sự như thể một trái banh của những hạt tử đầy năng lượng, phù du – ngắn ngủi, tất cả di chuyễn theo tốc độ ánh sáng. Một lúc sau, vài số hạt tử này chạy chậm hơn và thu thập khối lượng ; nay đã có những protons- nguyên sinh tử , neutrons – trung hòa tử và điện tử âm- electrons làm thành mỗi nguyên tử trong vũ trụ. Vài hạt tử cung cấp chất liệu cho khối lượng mình. Tuy nhiên các hạt tử khác tỉ như quang tử - photons( làm ra ánh sáng ) vẫn không có khối lượng – massless.
Năm 1964, nhiều nhà vật lý học lý thuyết gồm luôn cả Peter Higgs, viện đại học Edinburgh ở Tô Cách Lan- Vương quốc Anh, cố gắng giải thích tính lưỡng phân. Họ đề nghị là một trường – field vô hình, không nhìn thấy được tràn khắp cả không gian. Trường này tên gọi là trường Higgs cơ bản kéo lê thê trên vài lọai hạt tử và truyền đạt cho chúng khối lượng. Photons du hành tự do ở trường Higgs không bao giờ tương tác với chúng cả. Nhưng đối với electrons, quarks ( phối hợp nhau làm thành các protons và neutrons trong các nguyên tử ) và các hạt tử khác, trường Higgs trông giống như một đại dương vô hạn và bầy nhầy – dễ dính. Các hạt tử tương tác mạnh nhất với nó, sẽ có phần lớn khối lượng. Các ngôi sao , các hành tinh, các nhà chọc trời, giày dép chúng ta, mọi tế bào thân thể chúng ta- mọi mảnh chất liệu trong vũ trụ, vở tan ra thành những thành phần đơn giản nhất, nhận sức nặng từ trường Higgs.
Lý thuyết Higgs vừa to lớn vừa đặc thù. Dù trường này tự nó không dò ra được, lý thuyết cũng tiên đóan sự hiện diện của một hạt tử mới sẽ là boson Higgs. Đó sẽ là một hạt tử không giống một hạt tử nào khác cả, biểu hiện không phải là một khối xây dựng, mà là một mảnh thời gian – không gian, một thành phần cơ bản giúp cho thế giới vật chất hiện diện được. Các nhà vật lý học thí nghiệm cố công săn bắt boson Higgs, nhưng muốn làm như vậy họ cần có một máy gia tốc hạt tử - particle accelerator có cơ đạt những năng lượng thật lớn lao, tương tự những năng lượng đã hiện diện ngay khi xảy ra Tiếng Nổ Vang. Rồi thì bất cứ boson Higgs nào cũng sẽ hiện diện, ít hơn một phần tỉ của một phần ngàn tỉ giây đồng hồ - a billionth of a trillionth of a second. Hàng chục năm tìm kiếm ở hai thế hệ máy gia tốc to lớn trước đó - máy Đụng độ Hạt âm và Hạt dương – Electron Positron Collider ( tiền thân của LHC ) của Âu Châu và máy Tevaron của La Bô Gia tốc Fermi Quốc gia Hoa Kỳ tại bang Illinois - đã hòai công thất bại, không tìm ra hạt tử Higgs.Vài nhà vật lý học đã bắt đầu nghi ngờ sự hiện diện của boson Higgs.
Máy Đụng Độ Lớn Hadron, tốn 7 tỉ đô la Mỹ đại diện cho hy vọng cuối cùng, tốt nhất của các nhà vật lý học để tìm ra boson Higgs. Khởi sự năm 2010, chừng 1600 nam châm khổng lồ bên trong một đường hầm vòng tròn, bắt đầu gia tốc các proton lên đến hơn 99.99999% của tốc độ ánh sáng, rồi cho chúng húc đầu đụng độ nhau ở những năng lượng bốn lần hơn Tevatron. Khi các protons đụng độ, chúng giải thóat ra một vòi tắm hạt tử . Cứ mỗi tỉ đụng độ , các nhà vật lý học chờ đợi tìm ra một boson Higgs. Sau khi phân tích 800 ngàn tỉ đụng độ đáng kể ở hai năm dữ liệu, các nhà vật lý học ở LHC cuối cùng phát hiện dấu vết họ tìm kiếm. Ngày 4 tháng 7 năm 2012, họ chánh thức tuyên bố khám phá một hạt tử có vẽ giống như boson Higgs, nói rằng sác xuất tín hiệu sai lầm ít hơn 1 lần trong 3 triệu lần ( vì chưng họ là những nhà vật-lý-học giỏi dang, họ không chối cải cơ may đó rất có thể là một hạt tử xa lạ hơn ). Ở ngành vật lý học hạt tử, đó là bạn đã đến gần nhất một điều gì chắc chắn. Suy đóan xa vời của Peter Higgs đã tỏ ra vẽ đứng đắn, đúng sự thật.
Đối với các nhà khảo cứu ởLHC, khám phá ra Higgs là một khởi đầu hơn là một chấm dứt. Máy đụng độ được họa kiểu để tiết lộ những mức độ thực tế mới ngòai mô hình tiêu chuẩn, lý thuyết đã làm nền tảng cho ngành vật lý học hạt tử 50 năm qua. Dù mô hình tiêu chuẩn đã thành công, nó vẫn còn chưa tòan vẹn. Nó chưa giải thích hiện tượng phức tạp của năng lượng đen tối – dark energy đã gia tốc sự giản nở - nới rộng vũ trụ, cũng như không kể tới chất liệu đen tối, vật liệu vô hình nặng 5 lần hơn các giải thiên hà- galaxies nhìn thấy được. Đối thủ dẫn đạo nới rộng mô hình tiêu chuẩn và giải thích những bí hiểm này có tên là siêu đối xứng – super symmetry , tiên đóan là mỗi hạt tử căn bản biết được đều có một đối giá nặng hơn, gọi là một siêu chung sức – super-partner. Cho đến nay, các nhà khoa học cũng chưa tìm ra dấu hiệu của các siêu hạt tử ở LHC, dù đã có gợi ý bóng gió là Higgs tương tác với những hạt tử chưa khám phá ra. Để tìm kiếm tiến thêm, các nhà khoa học sẽ đóng cửa LHC cuối năm nay, hầu nâng cấp thiết bị. Khi mở lại máy gia tốc vào năm 2015, các luồng proton sẽ hai lần mạnh hơn. Theo Incandela, điều này có nghĩa là chúng ta có thể xem xét siêu đối xứng. Nếu chúng ta đạt đến năng lượng cao hơn mà vẫn không tìm thấy gì cả, thì điều đó sẽ làm bối rối vô cùng. Chúng ta đã nghĩ rằng là có cái điều mới ở đó !
2- Làm Đồ bản Vũ trụ Đen tối ( cũng theo Tim Folger )
Hơn 80 % của chất liệu trong vũ trụ là một chất không biết, không nhìn thấy được qua bất cứ viễn vọng kính nào hay dò ra được trong bất cứ La bô nào. Cái ngữ vô hình này tương tác với chất liệu bình thường chỉ xuyên qua trọng lực, và đó là phương cách các nhà thiên văn học trước tiên suy ra hiện diện của nó. Mới gần đây hơn, những mô hình computer đã chứng minh chất liệu đen tối là khẩn thiết cho vương quốc nhìn thấy được. Không có nó, các thiên hà sẽ không bao giờ kéo nhau lại. Cũng sẽ không có ngôi sao nào cả. Cũng sẽ không có nhân gian , không có ai cả .
Dù rằng các nhà thiên văn học cũng vẫn không biết chính xác cái gì là chất liệu đen tối, năm 2012 họ đã học hỏi thêm nhiều cách nào nó họat động. Một nhóm theo dấu vết cách nó trải dài tua cảm – tentacles khắp suốt vũ trụ . Và một nhóm khác tìm thấy những gợi ý bóng gió là chất liệu đen tối cũng không phải luôn luôn không nhìn thấy đâu cả. Tháng giêng năm 2012, Ludovic Van Waerbeke , viện đại học British Columbia và Catherine Heymans viện đại học Edinburgh
Van Waerbeke và Heynans thu thập dữ liệu trong hơn 5 năm, sử dụng Viễn vọng Kính Gia Nã Đại - Pháp – Ha uy Di – Canada – France- Hawaii Telescope trên đỉnh núi Mauna Kea ở Hạ Uy Di. Rồi họ phân tích ánh sáng từ 10 triệu thiên hà, chú thích chánh xác nơi nào tập trung chất liệu đen tối đã làm rối lọạn hình dạng các thiên hà. Đồ bản thành quả trình bày những cụm – clumps và sợi- strands khổng lồ của chất liệu đen tối, có những khỏang trống – voids đồ sộ ngăn cách, với tất cả thiên hà nhìn thấy được trong vũ trụ đặt nằm ở mạng đen tối. Cấu tạo gần giống những gì các mô hình computer đã tiên đóan, nhưng Van Waerbeke lưu ý là bản đồ mới chỉ bao phủ chừng 0.4% bầu trời mà thôi. Ông nói : “ điều này không có nghĩa là chúng tôi sẽ không tìm thấy cái gì khác lạ khi chúng tôi làm xong bao phủ lớn hơn nhiều.”
Năm ngóai, hai nhà thiên văn vật lý học từ Viện đại học UC California Irvine, tiến thêm một bước nữa hướng về làm cho vũ trụ đen tối có ý nghĩa. Họ đã dò ra một dòng tia gamma từ trung tâm thiên hà chúng ta, là Giải Ngân Hà – Milky Way, và gợi ý là phóng xạ có thể nối kết với chất liệu đen tối. Chiếu theo vài lý thuyết, gọi là WIMP - Weaky Interacting Massive Particles, chúng có thể phá hủy nhau khi tiếp xúc nhau. Nếu đúng như vậy, thì nơi nào các hạt tử đen tối đụng độ, nơi đó sẽ giải thóat ra một làn phóng xạ năng lượng cao .
Kevork Abazajian và Manoij Kaplinghat tìm thấy là tín hiệu tia gamma ở dữ liệu Viễn Vọng Kính Không gian Fermi Tia Gamma của NASA thu thập được. Họ cố gắng tính chúng vào những vật thể biết được, nhưng chất liệu đen tối cũng phù hợp với các quan sát. Dù vậy ca- trường hợp này chưa đóng lại đâu. Trung tâm Ngân Hà là một nơi dữ tợn, và cường độ phóng xạ hòan tòan ở đó làm cho mọi giải thích trở thành vấn đề. Abazajian và Kaplinghat tiếp tục khai khóang dữ liệu từ viễn vọng kính Fermi, cố gắng xác nhận giải thích của họ. Nếu họ đúng, họ đang thấy những mức độ thực tế đi sâu xa hơn nữa vào những khám phá làm trí óc chóang ngợp ở LHC vừa nói trên.
Chất liệu đen tối nói với chúng ta là có những điều căn bản chúng ta chưa biết về vật lý học, theo lời Van Waerbeke. Có lẽ chúng đã khởi sự một cuộc cách mạng hòan tòan đó !
3- Điện than đá sạch ( theo Jill Neimark )
Năm 2012, sau hai chục năm chống đối từ ngành công nghệ than đá Hoa Kỳ, Cơ quan Hoa Kỳ Bảo vệ Môi sinh – US Environtmental Protection Agency, EPA cuối cùng đã phê chuẩn luật lệ kiểm sóat phát thải thủy ngân từ các nhà máy điện. Luật lệ điều hành mới có tên là Tiêu chuẩn Thủy ngân và các Độc tố Không khí- Mercury and Air Toxic Standards, MATS, nghiêm ngặt giới hạn không những chỉ riêng cho thủy ngân mà còn luôn cả các khí acid như acid hydrocholoric , các kim lọai nặng như arsenic, các chất ô nhiễm độc địa khác và đòi hỏi các công ty phải tuân theo vào năm 2017. Khi thực thi hòan tòan, các tiêu chuẩn này sẽ đào thải 90% của số lượng 53 tấn thủy ngân các nhà máy điện chạy than đá phát thải ra mỗi năm ở Hoa Kỳ. Như thế, các nhà máy điện sẽ đuổi kịp việc thiêu đốt phát thải y khoa và đốt cháy rác đổ thị trấn. Cách đây 20 năm, những họat động này góp phần làm ra một số lượng tương tự các chất kim lọai nặng ô nhiễm, nhưng nay gần như đã làm sạch hẳn chúng, chỉ còn các nhà máy phát điện là nguồn gốc lớn nhất của phát thải thủy ngân ở Hoa Kỳ mà thôi.
EPA ra luật lệ này vào cuối năm 2011, ước lượng là MATS có thể mỗi năm ngăn ngừa được 47000 đứng tim tấn công, 1 30 000 cơn suyễn và 11000 chết yểu. Phí tổn mua sắm và nâng cấp thiết bị để thi hành luật lệ điều hòa này có cơ lên đến 10 tỉ đô la Mỹ một năm, nhưng lợi lộc về cải thiện sức khỏe cũng như giảm bớt thiệt hại cho mùa màng trồng trọt tổng cọng đến 90 tỉ đô la một năm.
Quyết định lâu ngày mới ban chuẩn được, theo lời của luật sư John Walke, giám đốc Chương trình Khí hậu và Không khí Sạch ở Ủy ban Bảo vệ Tài nguyên Thiên nhiên. Trở lui lại năm 1990, Quốc hội Hoa Kỳ liệt kê 189 chất ô nhiễm không khí nguy hiểm EPA muốn điều hòa, nhưng các nhà máy điện không có trong danh sách. Giam đốc EPA Carol Browner đặt nền tảng thiết lập những giới hạn thủy ngân mới cho các nhà máy điện vào năm 2000, nhưng các cố gắng của bà bị chánh quyền Bush gạt ra ngòai. Thay vào đó, chánh quyền làm ra hệ thống đội mũ và thương mãi- cap and trade system , nhưng một kháng cáo tòa án liên bang đã hủy bỏ năm 2008. Tháng 6 năm 2012 , luật lệ thủy ngân mới thắng cuộc, khi thách thức nó cuối cùng- một quyết định Thượng Viện Hoa Kỳ làm mất hiệu lực MATS - sụp đổ với số phiếu 53- 46 phiếu, giúp cho các tiêu chuẩn EPA được tiếp tục thi hành.
MATS sẽ giúp làm cân bằng viễn cảnh ở năng lựơng bằng cách bó buộc các tiện nghi cơ sở đốt than đá phải hấp thu phí tổn làm sạch các phát thải của mình làm ra. Hoa Kỳ đã thấy một chuyễn hướng đáng kể từ than đá qua khí dầu đá phiến – shale gas, làm giảm bớt 47% dùng than đá tạo thành điện từ năm 2010 đến năm 2011. Các điều hòa MATS sẽ còn làm giảm thêm nữa. David Victor, nhà chuyên môn năng lượng viện đại học UC San Diego tiên đóan là rất nhiều nhà máy điện than đá xưa cũ sẽ phải đóng cửa .
Tuy vậy đến nay, giảm sút yêu cầu than đá chỉ riêng độc đáo tại Hoa Kỳ. Ở Âu Châu và Nhật Bổn, dùng than đá lại có khuynh hướng gia tăng. Victor nói: sau tai nạn Fukushima, Nhật đã đóng cửa hầu hết mọi lò phản ứng nguyên tử ( tháng 12/ 2012, đảng Dân chủ Tự do- LDP đã thắng cử và cương lĩnh của LDP là tái lập, mở lại các lò điện phản ứng nguyên tử ? ) và đã chuyễn qua các nhiên liệu khác, kể cả than đá . Ở Đức , Fukushima cũng đang thuyết phục chánh phủ gia tốc đóng cửa dần dần điện nguyên tử . Chánh phủ Đức nói rằng sẽ dự tính san bằng lỗ hổng (thiếu )điện bằng các nhiên liệu tái sinh, nhưng các dự tính thực tế nhất của Đức vẫn còn liên hệ đến than đá và khí dầu thiên nhiên .
4- Bum- Phồn thịnh Khí dầu Thiên nhiên viết lại Luật lệ điều hành Năng lượng
( theo Jesse Jenkins )
Cán cân Năng lượng Hoa Kỳ nghiêng nặng về sản xuất khí dầu thiên nhiên , nhờ một phương pháp trích chiết còn tranh cải gọi là Phân Trích ( phân chiết, phân xẽ) - Fracking. Tháng tư năm 2012, khí dầu thiên nhiên lên hàng đầu ngang với than đá là nhiên liệu chóp bu sản xuất điện ở Hoa Kỳ ( mỗi lọai làm ra 32 % tổng số điện ). Đây là lần đầu tiên bất cứ nguồn nào cũng đã thách thức ngự trị than đá kể từ bình minh phát điện vào thập niên 1880. Cung cấp thừa thải khí dầu rẽ tiền và việc thắt chặc điều hòa các chất ô nhiễm không khí đã làm dự tính mau chóng đóng cửa 175 nhà máy điện chạy than đá vào năm 2016, nghĩa là 8.5 % khả năng điện nhiên liệu than đá Hoa Kỳ. Một phần ba nhà máy này, trong số dơ bẩn và lâu năm nhất Hoa Kỳ , sẽ phải đóng cửa cuối năm 2012; biến năm nay thành năm lớn nhất trong lịch sử Xứ Cờ Hoa cho các nhà máy điện than đá nghỉ hưu .
Nhưng đóng cửa này giúp cho phát thải carbon lên hệ đến năng lượng Hoa Kỳ xuống ở những mức độ thấp nhất từ 20 năm qua. Nhưng trên thế giới năng lượng, mọi điều đều phải trả một giá môi sinh . Một công việc phân trích liên quan đến bơm hơn 4 triệu lít nước, cát và hóa chất (gồm benzene, formaldehyde và chì – lead) gây ra ung thư và các lớp đá diệp thạch có dầu sâu xa dưới mặt đất, để giải thóat khí dầu thiên nhiên đóng kín trong đó. Các giếng đào không kỷ lưõng hay các vỏ bọc giếng sai lầm , có thể làm rỉ rả các chất lỏng phân trích và khí methane vào trong các tầng ngậm nước – aquifers và các giếng nước gần đó. Các người thông báo cho EPA gần những họat động phân trích ở Pavillion, bang Wyoming – Hoa Kỳ, cho biết đã dò ra những mức độ không an tòan benzene trong các giếng nước theo dõi và methane cũng như nhiều hydrocarbon khác ở các giếng nước uống công cọng. Hơn nữa, các nhà khoa học nghi ngờ rằng tiêm các chất lỏng làm phân trích vào các giếng sử dụng sâu, có thể khởi động hàng tá những cuộc động đất nhỏ mới đây ở Đông Bắc bang Ohio hay vùng Bắc bang Texas.
Khí dầu thiên nhiên cơ bản sạch hơn than đá: nó phát thải chỉ phân nữa carbon một kilowatt/ giờ điện làm ra, không kèm theo thủy ngân và nhiều chất ô nhiễm khác, thường đi theo việc đốt cháy than đá. Thế nhưng EPA và các nhà khảo cứu Cornell xác nhận năm 2011, khí methane rò rỉ từ các giếng khí dầu là lo ngại chánh . Một báo cáo ở tạp chí Thiên Nhiên- Nature tuyên bố là trong vài ca, khí methane thóat ra, một khí nhà kiếng uy vũ còn hơn carbon dioxide “có thể thật sự đảo ngược lại ưu thế môi sinh khí dầu thiên nhiên chiến đọat được trên các nhiên liệu hóa thạch khác.” Armond Cohen , giám đốc điều hành của Hội đồng chuyên môn Không khí Sạch- Clean Air Task Force , một nhóm đề xướng Môi sinh và Sức khỏe không vụ lợi, lưu ý là giảm carbon từ các bum ( boom ) phồn thịnh khí dầu thiên nhiên, không nên cảm ứng làm lơ là tầm quan trọng của hạt nhân , tái sinh và các nguồn năng lượng zêrô carbon khác. Cohen nói: “ Mục đích then chốt là xử lý các phát thải CO2 xuống đến gần như zero” .
5- Đức Quốc đạt kỷ lục Điện Mặt Trời
(cũng theo Jesse David Jenkins )
Doanh vụ vẫn bình thường-thường lệ ở Đức Quốc ngày thứ sáu 25 tháng 5 năm 2012. Các tàu điện ngầm vẫn vội vã đưa dân gian đi làm việc, các nhà chọc trời hối hả họat động, các xưởng chế tạo xe hơi gầm gừ và các nhà máy ruợu bia bơm ra những dòng sông bia. Mọi chuyện đều có vẽ bình thường ngọai trừ một sự kiện đáng ngạc nhiên: gần 1/3 điện giữa ban ngày tòan thể quốc gia Đức do mặt trời đem lại . Đây là mức sản xuất điện mặt trời cao nhất chưa quốc gia nào trên thế giới đạt được trong một ngày và có thể đánh dấu làm cột mốc cho tình trạng chuyễn tiếp của năng lượng mặt trời từ điện thay thế cho đến dòng chánh của nguồn cung cấp điện.
Khi mặt trời lên cao nhất ngày 25 tháng 5, hàng chục triệu pan nen mặt trời khắp nước Đức tạo ra 22 gigawatts điện, theo dữ liệu bốn nhà họat động truyền điện lớn nhất nước Đức cho biết. Từ trung tâm thành phố Munich đến các cánh đồng Bavaria, các pan nen này khai thác ảnh hưởng quang điện ( trong đó ánh sáng đẩy ra các electrons để tạo dòng điện ) quay ra một tương đương với 16 nhà máy điện hạt nhân họat động tòan phần. Tổng số khả năng điện mặt trời ở Đức Quốc hy vọng sẽ tăng thêm 30% nữa cuối năm 2012, chắc chắn là một kỷ lục mới cho một ngày nắng sáng mùa xuân tới .
Từ năm 2000, ngành công nghệ mặt trời đã được trợ cấp công cọng hào phóng, biến ngành này thành một thị trường mặt trời lớn nhất thế giới. Trong khi Hoa Kỳ còn lẻo đẻo theo sau xa lắc xa lơ, Đức Quốc đã thiết lập nhiều điện mặt trời tháng 12 năm 2011 hơn hẳn Hoa Kỳ thiết lập trong một năm. Cũng như mọi quốc gia khác, Hoa Kỳ có thể hưởng lợi từ bước tiến dẫn đạo này. Giá trung bình pan nen mặt trời đã hạ bớt 55 % từ năm 2010, dù cho hổ trợ chánh phủ Đức đã rớt xuống nhiều. Ngành công nghệ tòan cầu nay đã sa xuống một điểm lật ngửa giữa phụ thuộc vào trợ cấp và tăng trưởng theo thị trường, theo lời Shayle Kann, phó chủ tịch tại Khảo cứu GTM, một hảng khảo cứu thị trường.
Một dấu hiệu ương ngạnh là ngành công nghệ mặt trời đã đến tuổi già: tranh chấp thương mãi cay đắng năm 2012 giữa Hoa Kỳ và Hiệp Hội Âu Châu chống lại Trung Quốc được báo cáo là bán lỗ vốn các pannen mặt trời hầu chiếm đọat thị trường. Những tranh đấu như vậy theo truyền thống, tụ điểm vào những công nghệ được xem là quan trọng trên phương diện kinh tế và chánh trị.
6- Cổng Bộ nhớ Nhỏ nhất Thế giới
( theo Jonathan Keats )
Việt Nam có tiến bộ nhiều ở ngành công nghệ nanô những năm gần đây. Không rỏ IBM đã chế tạo linh kiện điện tử mới này ở nước nhà chưa ? Khi các linh kiện điện tử càng nhỏ bé thêm và uy vũ hơn nữa, chúng tạo ra những núi non dữ liệu – tài liệu , hình ảnh, viđêô và vân vân …Vậy chúng ta sẽ để chúng vào đâu ? Andreas Heinrich thuộc khảo cứu IBM- Amaden bang California – Hoa Kỳ có một giải pháp. Năm 2011, nhóm ông tuyên bố là họ đã tạo ra một bộ nhớ từ tính- magnetic memory nhỏ nhất thế giới, tồn trữ được một bit dữ liệu ( ghi nhận là con số 0 hay số 1) trong chỉ 12 nguyên tử sắt – iron atoms. Ngày nay các ổ cứng – hard drive cần đến 1 triệu nguyên tử để làm như vậy.
Heinrich đã sử dụng một kính hiển vi đường hầm rà dò – scanning tunneling microscope để làm thẳng hàng các nguyên tử sắt, cho nên mỗi nguyên tử sẽ nhận thêm một tính phân cực từ tính – polarity đối diện với láng giềng mình. Một thẳng hàng như vậy sẽ hủy bỏ đi cả trường tổng diện- over all field . Thành quả là nhóm nguyên tử tỗn trữ dữ liệu - thu thập thông tin theo từ tính - không can thiệp gì với nhau nữa. Những đơn vị tồn trữ dữ liệu có thể gói chung nhau, dày đặc 100 lần hơn các chip vi tiểu – microchips hiện hửu. Heinrich nhấn mạnh đột khởi của mình bằng cách sắp xếp 96 nguyên tử sắt 5 lần hơn , mỗi sắp xếp đại diện một byte mã số, đọc lên theo phương châm IBM : Suy Ngẫm – T-H- I-N-K.
7- Các ống carbon giúp chế tạo các vật dụng điện tử thông minh hơn
(cũng theo Jonathon Keat)
Các kỷ sư computer luôn luôn cố tâm chế tạo các chip vi tiểu nhỏ bé hơn và hửu hiệu hơn . Cho đến nay, tựu trung thành quả mọi cải thiện ( các điện thọai thông minh thông minh hơn, các máy computer để đùi – laptops uy vũ hơn, và những máy móc tương tự ) đã đến từ việc sử dụng silicon truyền thống. Nhưng tháng giêng 2012, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Khảo cứu T.J.Watson của IBM trình bày là một vật liệu khác – những phân tử hình trụ tên gọi là các ống nanô- nanotubes carbon có thể là chip tương lai .
Các chip computer làm bằng các transistors, họat động được là nhờ để cho một dòng điện chạy qua một kênh – channel chỉ khi điện thế được đặt vào một cổng, theo lời giải thích của Aaron Franklin, nhà khảo cứu IBM. Kênh hay một vật liệu bán dẫn càng mỏng bao nhiêu, thì càng dễ kiểm sóat dòng điện bấy nhiêu. Khi các transistors silicon bớt kích thước đi ( nhỏ bé đi ) theo lời Franklin, cổng trở nên ít hửu hiệu hơn để kiểm sóat dòng điện. Các ống nanô carbon, 1/10 đến 1/100 bề dày của những transistors silicon nhỏ bé nhất vẫn còn chức năng – họat động ở những kích thước nhỏ hơn.
Transistor ống nanô carbon mang theo 4 lầnhơn tỉ trọng dòng điện của những transistors căn bản silicon tốt nhất có kích thước tương tự, cũng theo Franklin. Đìều này tạo ra một kỷ thuật sử dụng ít điện hơn nhiều, trong khi đó lại tăng thêm hiệu năng. Tháng 10 năm 2012, IBM tuyên bố là đã đặt 10 000 transistors ống nanô carbon vào một chip duy nhất, đem các máy computetrs căn bản là ống nanô gần đến thực tế hơn.
8- Chế tạo được transistor chỉ có một nguyên tử duy nhất
( chiếu theo Adam Piore )
Trên thế giới ngành điện tử càng ngày càng co rúm lại, các ống chân không từ lâu đã nhường chỗ lại cho các transistors thành phần tính trạng thể đặc, rồi cho các transistors ở các mạch vòng hội nhập-integrated circuits.
Năm ngóai 2011, một nhóm quốc tế hòan tất một cột mốc đáng kinh ngạc kế tiếp bằng cách bớt hẳn kích thước: họ đã họa kiểu một phương cách làm một transistor chỉ có một nguyên tử, một nút tắt – mở điện tử nhỏ bé nhất hiện biết được. Nhờ kiểm sóat các electrons , nguyên tử có thể điều biến-modulate dòng thông tin và như thế luôn cả nền tảng của một lọai computer siêu nhanh- ultrafast, siêu dày đặc – ultracompact.
Các nhà vật lý học và kỹ sư điện Michelle Simmons viện đại học New South Wales và kỷ sư điện Gerhard Klimek viện đại học Purdue là nhóm dẫn đạo.
9-Máy computer hạt lượng mới thật sự sáng rực lên
( theo Adam Piore )
Mùa xuân năm 2012, một nhóm nhà khảo cứu quốc tế đã chứng minh rằng điện tóan hạt lượng cuối cùng ra đã sánh ngang tiềm năng chào đón nồng nhiệt của mình. Trong nhiều chục năm qua, các nhà khoa học đã được thuyết phục là những định luật vật lý học hạt lượng- mô tả cách nào các hạt tử nguyên tử có thể hiện diện ở hai tính trạng cùng một lúc, tỉ như quay tròn thối lui và tiến tới - có thể thu họach hầu tạo ra một máy siêu computer có khả năng giải quyết vài vấn đề điện tóan theo tốc độ chưa bao giờ thấy cả. Nhưng những hạt tử kiểu này đều nhạy cảm với những rối lọan môi sinh như nhiệt lượng và rung động, khiến chúng phải “ phục hồi tách sóng tại đây – decohere” hay bị trộm cắp mất sức mạnh điện tóan lạ lùng của chúng.
Lần đầu tiên, các nhà khoa học đại diện các viện đại học University of Southern California, Delft University of Technology ở Hoà Lan – The Netherlands, Ames Laboratory ở Iowa State University và University of California ở Santa Barbara, làm thời trang một vi xử lý hạt lượng tướt bỏ phục hồi tách sóng – decoherence và giúp cho các hạt tử hạt lượng thực hiện một thử nghiệm căn bản – là tìm kiếm một bộ dữ liệu – dataset căn bản đơn giản – theo hòan tòan hiệu năng. Một kim cương đã là một bạn thân tốt nhất của các kỷ sư: chỗ trống trong một mạng cứng nhắc các phân tử carbon đã tỏ ra là một nơi hòan mỹ để che chở các hạt tử nguyên tử khỏi bị xâm nhập. Hầu xử lý dữ liệu, các nhà khoa học đã làm sinh động một nhân nitrogen với các nhịp rađiô và một electron với các làn sóng vi ba- microwaves. Như nhà khảo cứu dẫn đạo Daniel Lidar của USC giải thích, khi chúng ta áp dụng một nhịp làm búng đi hướng electron quay tròn, chúng ta có một ảnh hưởng tương tự như khi electron đúng lúc tiến tới hay thối lui. Ảnh hưởng có thể làm thang cho hàng trăm ngàn nguyên tử liên kết để tạo ra một computer hạt lượng thật sự hơn là một hiếu kỳ la bô.
10- Tóan học tốt hơn làm cho các mạng lưới dữ liệu mau lẹ hơn
( theo Gillian Conahan )
Hãy xem xét những con số sau đây : các nhà khảo cứu Viện đại học kỷ thuật MIT đã hình dung một kỹ thuật tóan học cải thiện có thể xử lý các tín hiệu đến 1000 lần mau lẹ hơn những gì có thể làm được với kỷ thuật ngày nay. Phương pháp của họ hứa hẹn sạc tua bô- turbocharge GPS , các máy rà dò - MRI scans, và nhiều tiến trinh dữ liệu cường tính khác nữa. Tiên tiến cải thiện sản phẩm chánh của điện tóan cận đại có tên là phép biến đổi Fourier mau lẹ - fast Fourier transform FFT , phá vỡ một tín hiệu phức tạp thành những bộ phận thành phần, gần như mô tả một hợp âm pianô bằng cách xác định những âm điệu cá nhân cần phải đánh lên . Tháng giêng năm 2012, các nhà khoa học điện tóan Dina Katabi và Piotr Indyk, song song với các sinh viên Eric Price và Hattham Hassanieh , tuyên bố một phương cách làm được công tác này , còn mau lẹ hơn nữa . Các tín hiệu có băng tần thành phần ít nhất , tỉ như các băng tần dùng cho làm hình ảnh y khoa – medical imaging , sẽ hưởng thêm tốc độ lớn nhất , nhưng những nhiệm vụ phức tạp hơn , tỉ như ép nén các hồ sơ viđêô -video file compression, sẽ có thêm một tăng cường đáng kể. Katabi nói: đủ khả năng di động trên vấn đề này, dính dáng tới rất nhiều lảnh vực, thật đã quá chừng khích lệ chúng tôi ! Lợi lộc có thể sẽ đến trong vòng 5 năm tới. Việt Nam có rất nhiều nhà tóan học trẻ tuổi tài danh nghĩ sao ?
11-Bắt chước DNA nuôi nấng trong la bô
 |
| Molecules called polymerases help to faithfully copy the genetic information stored in single strands of DNA |
Trong một hành động bắt chước sinh học - biological mimicry đáng kinh ngạc, các nhà khảo cứu Âu Châu và Hoa Kỳ đã tuyên bố , tháng tư năm 2012 , là họ đã tạo ra 6 lọai DNA nhân tạo, những vật liệu di truyền tổng hợp, có thể làm mã số thông tin giống y như thật . Sáng chế này gợi ý rằng đời sống sớm nhất trên Trái Đất không đương nhiên phải trông cậy vào DNA hay vào anh em bà con là RNA, vì lẽ nhiều phân tử khác đã có thể làm được những kỷ xảo như thế. DNA nhân tạo hay XNA là « những thay thế hóa học đơn giản để tồn trữ và lan tràn thông tin di truyền », theo lời nhà lảnh đạo nhóm Philipp Holliger của La Bô Sinh học Phân tử Ủy Ban Khảo cứu Y khoa, đại học Cambridge- Anh Quốc .
DNA thiên nhiên gồm một khung nấc thang các phân tử deoxyribose ( làm ra xương sống của vòng đôi xoắn ốc – double helix ) và các baz thanh ngang ( nói lên ngữ vững di truyền ) . Để tạo ra các XNA, Holliger và nhóm ông thay thế deoxyribose với những cơ cấu thay thế các thanh ngang hóa học tổng hợp tỉ như arabinose hay cyclohexene. Giống như DNA, các XNA có thể giữ lại thông tin di truyền đặc thù cho cách nào xây dựng lên một protêin. Và các XNA cũng tiến trào : khi các nhà khảo cứu đặt hàng tỉ sợi XNA độc đáo ở trong một ống nghiệm - ở trường hợp này dính chặt vào một phân tử mục tiêu được cung cấp - các trình tự XNA sẽ hiện ra gấp lại thành những cơ cấu 3-D cũng có thể làm dính chặt . XNA có thể có những áp dụng y khoa. Những sợi acids nucleic ngắn, tên gọi là aptamers , có thể nhắm mục tiêu là môt gen cảm ứng bệnh hay là một protêin và, chẳng hạn chận đứng nó không họat động được nữa. Các aptamers thiên nhiên này thóai hóa mau chóng trong thân thể, nhưng vì lẽ các aptamers XNA là ngọai nhân, nó kéo dài lâu ngày hơn, đủ dài ngày , Holliger hy vọng như thế, để có giá trị chửa trị bệnh tật.
Tr
( Irvine, Nam Ca li – Hoa Kỳ ngày 22 tháng 12 năm 2012)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét