Nguyễn Anh Cường
(NguyenAnhCuong)
New Member
Nguồn năng lượng siêu cấp
Năng lượng vũ trụ và năng lượng phản vật chất
Hiện nay, những nguồn năng lượng được áp dụng rộng rãi nhất là than, dầu khí và năng lượng hạt nhân... nhưng cùng với những ích lợi to lớn đem đến cho con người, nguồn năng lượng này cũng gây ra không ít hậu quả ở các mức độ khác nhau với môi trường sinh thái - ô nhiễm hoặc (Ô nhiễm tiềm tàng), hơn nữa đai đa số chúng đều có hạn về trữ lượng, hiệu suất lại không cao.... Vì vậy, việc tìm ra một nguồn năng lượng siêu cấp sạch, không gây ô nhiễm và vô tận là một vấn đề lớn đặt ra cho các nhà khoa học năng lượng hiện nay. Năng lượng vũ trụ và phản vật chất chính là những điển hình của nguồn năng lượng siêu cấp.
Nguồn năng lượng vũ trụ
Năng lượng vũ trụ chính là năng lượng mặt trời được thu trực tiếp từ Vũ trụ truyền về Trái đất. Nó khác nhiều so với năng lượng mặt trời được tận dụng trên bề mặt Trái đất, không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi khí tượng, như sương, gió mưa, mây.... cũng như sự chuyển đổi ngày đêm. TRong Vũ trụ, năng lượng mặt trời có thể khai thác được mọi nơi, mọi lúc. Theo thống kê của các nhà khoa học, với cùng một thời lượng, năng lượng mặt trời thu từ Vũ trụ gấp tới hơn 10 lần được thu trên Mặt đất.
Năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng vô tận lại không gây bất kỳ sự ô nhiễm nào. Nhưng làm thế nào để có thể dẫn trực tiếp nguồn năng lượng này từ Vũ trụ về Trái đất? Đây chính là vấn đề khó khăn đặt ra đối với các nhà khoa học. Song hiện nay, các nhà khoa học đã và đang thực hiện một dự án giải quyết vấn đề khó khăn này, đó là: Sẽ xây dựng một trạm phát điện vệ tinh vận hành trên quỹ đạo trái đất, dùng các quang điện cực rất lớn hấp thụ bức xạ mặt trời, sau đó bằng hình thức vi sóng, truyền nguồn năng lượng mặt trời thu được về trái đất. Những ý tưởng này đang từng bước trở thành hiện thực. Một phương án lợi dụng năng lượng Mặt trời gọi là kế hoạch SPS 2000 đã được các nhà khoa học bắt tay vào từ cuối năm 2000, đây là sự lựa chọn chung của giới khoa học toàn thế giới trong đó có Cơ quan Hàng Không Vũ trụ Mỹ (NASA), Khoa Công trình Năng lượng của Đại học Tokyo Nhật Bản...
Kế hoạch SPS 2000 được phác thảo như sau:
Một vệ tinh cực lớn được thiết kế theo hình lăng trụ 3 mặt cao 303 m, nặng 24 tấn.
Một tấm quang điện năng lượng Mặt trời được chế tạo từ những lớp màng tinh thể silic, nhẹ và đàn hồi cao, có khả năng kháng bức xạ Vũ trụ cực mạnh, được gắn chắn 2 mặt của vệ tinh. Nó có tính chất như những pin mặt trời cực lớn, biến năng lượng Mặt trời thành điện năng.
Anten phát: Lắp trên mặt thứ 3 của vệ tinh biến dòng điện một chiều do tấm quang điện sinh ra thành vi sóng, rồi truyền vi sóng này về Trái đất.
Anten thu: Được lắp trên Mặt đất đường kính khoảng 2 km, nhận và chuyển anten phát thành điện năng.
Phương thức thực hiện của SPS 2000 chủ yếu như sau: Các tấm quang điện năng lượng Mặt trời trên vệ tinh sẽ chuyển năng lượng Mặt trời thu được thành dòng điện, rồi truyền nó tới thiết bị chuyển đổi thành vi sóng, sau đó dùng các anten phát gửi những vi sóng này về các anten thu trên mặt đất, lại tiếp tục chuyển các sóng năng lượng từ anten thu thành điện năng và cuối cùng hoà nhập vào lưới điện sử dụng.
Nếu như kế hoạch SPS 2000 hoàn thành, theo tính toán, lượng điện năng Mặt trời mà nó tạo ra trong 1 ngày (Mức cao nhất) có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng của toàn thế giới trong... 1 năm, hơn nữa lại không còn nguy hại về ô nhiễm điện từ và những ô nhiễm khác. Vì vậy các nhà khoa học đang rất "háo hức" thực hiện dự án này. Họ cho rằng đây là vị cứu tinh cho nhân loại trong thế kỷ mới.
Phản vật chất không phải là nguồn năng lượng ảo
Ngoài năng lượng Vũ trụ, năng lượng phản vật chất cũng là nguồn năng lượng siêu cấp khác nữa mà các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu khai thác. Phản vật chất là ảnh ngược của vật chất. Mới nghe nhiều người cho rằng phản vật chất chỉ là hư ảo, nhưng các thực nghiệm khoa học hiện đại đã chứng minh chính xác phản vật chất là một thực thể tồn tại khách quan.
Gọi là ảnh ngược của vật chất nghĩa là tồn tại những hạt proton mang điện âm (Phản proton), những điện tử mang điện dương (Phản điện tử) và những Notron có từ tính vừa đúng tương phản với notron (Phản notron). Những hạt này dường như là tương đồng với những hạt phổ thông (Electron, proton, notron), cái khác chỉ là điện tích mà chúng mang và cực tính của chúng tương phản nhau. Thế nhưng, chính cái khác duy nhất này lại khiến cho phản vật chất trở thành cứu tinh để giải quyết vấn đề nan giải về sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai con người.
"Hình hài" của phản proton rất khó quan sát và "tóm" được nó càng khó. Ngay năm 1956, Châu Âu đã có số lượng lớn các nhà nghiên cứu bỏ công sức để nghiên cứu tìm ra cách "chụp được hình dạng và tóm các hạt phản vật chất". Mãi tới gần đây, các nhà khoa học thuộc Phòng Vật lý Hạt nhân Châu Âu mới tận mắt chứng kiến hình hài của một phản nguyên tử Hidro trong máy gia tốc hình xuyến phản Proton năng lượng thấp, và họ đã tạo ra những phản Proton của phản nguyên tử này. Theo giáo sư phụ trách xưởng sản xuất phản Proton của Phòng Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu thì hiện nay, xưởng này mỗi giờ có thể sản xuất được 2000 phản nguyên tử Hidro. Trong khi một năm trước đây toàn thế giới chỉ sản xuất được ra 9 hạt. Xem ra công tác nghiên cứu của các nhà khoa học đang thu được những tiến bộ lớn.
Sở dĩ phản vật chất hấp dẫn các nhà nghiên cứu vì điều khiến người ta hứng thú nhất khi vật chất và phản vật chất và đập vào nhau sẽ phóng ra một năng lượng to lớn khó có thể đo được và cả hai đều biến mất trong vụ va chạm nổ này. Gọi là hiện tượng "Huỷ diệt". Thực nghiệm cho thấy: Khi một Proton và một phản Proton va đập và "Huỷ diệt", thì năng lượng chúng giải phóng ra bằng tổng điện năng của một trạm thuỷ điện lớn nhất thế giới liên tục phát điện trong 12 tiếng đồng hồ.
Theo tính toán của các nhà khoa học: Một phản Proton chỉ lớn bằng hạt muối có thể sinh ra một năng lượng tương đương với 200 tấn nhiên liệu hoá học lỏng, đủ để đẩy một phi thuyền cực lớn vào Vũ trụ, đồng thời có thể sinh ra tốc độ bằng 1/3 tốc độ ánh sáng (Khoảng 100.000 km/s). Nếu kỳ tích này được ứng dụng vào cuộc sống, thì con người chỉ cần bỏ ra thời gian hơn 2 năm là có thể bay tới sao Hải vương, và dễ dàng bay vượt khỏi Thái Dương Hệ (Cách Trái đất khoảng 13 tỷ km), điều này sẽ đem lại cơ hội chưa từng có cho nghiên cứu thiên văn. Đến lúc đó, trung tâm Dải Ngân Hà lờ mờ hiện nay sẽ hiện rõ ràng trước mắt chúng ta vì chúng ta có thể lắp kính viễn vọng trên sao Hải vương.
Phản vật chất chính là nguồn năng lượng cho con người di chuyển giữa các vì sao. Thế nhưng muốn đưa phản vật chất ứng dụng thực tế khó khăn lại tương đối lớn. Căn cứ vào năng lực sản xuất hiện nay, một năm cũng chỉ sản xuất được vài phần triệu gam phản proton, cho dù có tích góp được 1 gam đi nữa, thì phải đợi tới mấy triệu năm, chi phí sản xuất lại rất lớn. Việc lưu trữ và vận chuyển phản vật chất cũng là vấn đề khó. Thế nhưng cho dù đầy rẫy những khó khăn, các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực không ngừng, hi vọng nhanh chóng ứng dụng nguồn năng lượng vô tận siêu sạch này vào cuộc sống.
NTT (Theo "Khoa Kỹ Tân Văn" - Trung Quốc)
Năng lượng vũ trụ và năng lượng phản vật chất
Hiện nay, những nguồn năng lượng được áp dụng rộng rãi nhất là than, dầu khí và năng lượng hạt nhân... nhưng cùng với những ích lợi to lớn đem đến cho con người, nguồn năng lượng này cũng gây ra không ít hậu quả ở các mức độ khác nhau với môi trường sinh thái - ô nhiễm hoặc (Ô nhiễm tiềm tàng), hơn nữa đai đa số chúng đều có hạn về trữ lượng, hiệu suất lại không cao.... Vì vậy, việc tìm ra một nguồn năng lượng siêu cấp sạch, không gây ô nhiễm và vô tận là một vấn đề lớn đặt ra cho các nhà khoa học năng lượng hiện nay. Năng lượng vũ trụ và phản vật chất chính là những điển hình của nguồn năng lượng siêu cấp.
Nguồn năng lượng vũ trụ
Năng lượng vũ trụ chính là năng lượng mặt trời được thu trực tiếp từ Vũ trụ truyền về Trái đất. Nó khác nhiều so với năng lượng mặt trời được tận dụng trên bề mặt Trái đất, không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi khí tượng, như sương, gió mưa, mây.... cũng như sự chuyển đổi ngày đêm. TRong Vũ trụ, năng lượng mặt trời có thể khai thác được mọi nơi, mọi lúc. Theo thống kê của các nhà khoa học, với cùng một thời lượng, năng lượng mặt trời thu từ Vũ trụ gấp tới hơn 10 lần được thu trên Mặt đất.
Năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng vô tận lại không gây bất kỳ sự ô nhiễm nào. Nhưng làm thế nào để có thể dẫn trực tiếp nguồn năng lượng này từ Vũ trụ về Trái đất? Đây chính là vấn đề khó khăn đặt ra đối với các nhà khoa học. Song hiện nay, các nhà khoa học đã và đang thực hiện một dự án giải quyết vấn đề khó khăn này, đó là: Sẽ xây dựng một trạm phát điện vệ tinh vận hành trên quỹ đạo trái đất, dùng các quang điện cực rất lớn hấp thụ bức xạ mặt trời, sau đó bằng hình thức vi sóng, truyền nguồn năng lượng mặt trời thu được về trái đất. Những ý tưởng này đang từng bước trở thành hiện thực. Một phương án lợi dụng năng lượng Mặt trời gọi là kế hoạch SPS 2000 đã được các nhà khoa học bắt tay vào từ cuối năm 2000, đây là sự lựa chọn chung của giới khoa học toàn thế giới trong đó có Cơ quan Hàng Không Vũ trụ Mỹ (NASA), Khoa Công trình Năng lượng của Đại học Tokyo Nhật Bản...
Kế hoạch SPS 2000 được phác thảo như sau:
Một vệ tinh cực lớn được thiết kế theo hình lăng trụ 3 mặt cao 303 m, nặng 24 tấn.
Một tấm quang điện năng lượng Mặt trời được chế tạo từ những lớp màng tinh thể silic, nhẹ và đàn hồi cao, có khả năng kháng bức xạ Vũ trụ cực mạnh, được gắn chắn 2 mặt của vệ tinh. Nó có tính chất như những pin mặt trời cực lớn, biến năng lượng Mặt trời thành điện năng.
Anten phát: Lắp trên mặt thứ 3 của vệ tinh biến dòng điện một chiều do tấm quang điện sinh ra thành vi sóng, rồi truyền vi sóng này về Trái đất.
Anten thu: Được lắp trên Mặt đất đường kính khoảng 2 km, nhận và chuyển anten phát thành điện năng.
Phương thức thực hiện của SPS 2000 chủ yếu như sau: Các tấm quang điện năng lượng Mặt trời trên vệ tinh sẽ chuyển năng lượng Mặt trời thu được thành dòng điện, rồi truyền nó tới thiết bị chuyển đổi thành vi sóng, sau đó dùng các anten phát gửi những vi sóng này về các anten thu trên mặt đất, lại tiếp tục chuyển các sóng năng lượng từ anten thu thành điện năng và cuối cùng hoà nhập vào lưới điện sử dụng.
Nếu như kế hoạch SPS 2000 hoàn thành, theo tính toán, lượng điện năng Mặt trời mà nó tạo ra trong 1 ngày (Mức cao nhất) có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng của toàn thế giới trong... 1 năm, hơn nữa lại không còn nguy hại về ô nhiễm điện từ và những ô nhiễm khác. Vì vậy các nhà khoa học đang rất "háo hức" thực hiện dự án này. Họ cho rằng đây là vị cứu tinh cho nhân loại trong thế kỷ mới.
Phản vật chất không phải là nguồn năng lượng ảo
Ngoài năng lượng Vũ trụ, năng lượng phản vật chất cũng là nguồn năng lượng siêu cấp khác nữa mà các nhà khoa học đang nỗ lực nghiên cứu khai thác. Phản vật chất là ảnh ngược của vật chất. Mới nghe nhiều người cho rằng phản vật chất chỉ là hư ảo, nhưng các thực nghiệm khoa học hiện đại đã chứng minh chính xác phản vật chất là một thực thể tồn tại khách quan.
Gọi là ảnh ngược của vật chất nghĩa là tồn tại những hạt proton mang điện âm (Phản proton), những điện tử mang điện dương (Phản điện tử) và những Notron có từ tính vừa đúng tương phản với notron (Phản notron). Những hạt này dường như là tương đồng với những hạt phổ thông (Electron, proton, notron), cái khác chỉ là điện tích mà chúng mang và cực tính của chúng tương phản nhau. Thế nhưng, chính cái khác duy nhất này lại khiến cho phản vật chất trở thành cứu tinh để giải quyết vấn đề nan giải về sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai con người.
"Hình hài" của phản proton rất khó quan sát và "tóm" được nó càng khó. Ngay năm 1956, Châu Âu đã có số lượng lớn các nhà nghiên cứu bỏ công sức để nghiên cứu tìm ra cách "chụp được hình dạng và tóm các hạt phản vật chất". Mãi tới gần đây, các nhà khoa học thuộc Phòng Vật lý Hạt nhân Châu Âu mới tận mắt chứng kiến hình hài của một phản nguyên tử Hidro trong máy gia tốc hình xuyến phản Proton năng lượng thấp, và họ đã tạo ra những phản Proton của phản nguyên tử này. Theo giáo sư phụ trách xưởng sản xuất phản Proton của Phòng Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu thì hiện nay, xưởng này mỗi giờ có thể sản xuất được 2000 phản nguyên tử Hidro. Trong khi một năm trước đây toàn thế giới chỉ sản xuất được ra 9 hạt. Xem ra công tác nghiên cứu của các nhà khoa học đang thu được những tiến bộ lớn.
Sở dĩ phản vật chất hấp dẫn các nhà nghiên cứu vì điều khiến người ta hứng thú nhất khi vật chất và phản vật chất và đập vào nhau sẽ phóng ra một năng lượng to lớn khó có thể đo được và cả hai đều biến mất trong vụ va chạm nổ này. Gọi là hiện tượng "Huỷ diệt". Thực nghiệm cho thấy: Khi một Proton và một phản Proton va đập và "Huỷ diệt", thì năng lượng chúng giải phóng ra bằng tổng điện năng của một trạm thuỷ điện lớn nhất thế giới liên tục phát điện trong 12 tiếng đồng hồ.
Theo tính toán của các nhà khoa học: Một phản Proton chỉ lớn bằng hạt muối có thể sinh ra một năng lượng tương đương với 200 tấn nhiên liệu hoá học lỏng, đủ để đẩy một phi thuyền cực lớn vào Vũ trụ, đồng thời có thể sinh ra tốc độ bằng 1/3 tốc độ ánh sáng (Khoảng 100.000 km/s). Nếu kỳ tích này được ứng dụng vào cuộc sống, thì con người chỉ cần bỏ ra thời gian hơn 2 năm là có thể bay tới sao Hải vương, và dễ dàng bay vượt khỏi Thái Dương Hệ (Cách Trái đất khoảng 13 tỷ km), điều này sẽ đem lại cơ hội chưa từng có cho nghiên cứu thiên văn. Đến lúc đó, trung tâm Dải Ngân Hà lờ mờ hiện nay sẽ hiện rõ ràng trước mắt chúng ta vì chúng ta có thể lắp kính viễn vọng trên sao Hải vương.
Phản vật chất chính là nguồn năng lượng cho con người di chuyển giữa các vì sao. Thế nhưng muốn đưa phản vật chất ứng dụng thực tế khó khăn lại tương đối lớn. Căn cứ vào năng lực sản xuất hiện nay, một năm cũng chỉ sản xuất được vài phần triệu gam phản proton, cho dù có tích góp được 1 gam đi nữa, thì phải đợi tới mấy triệu năm, chi phí sản xuất lại rất lớn. Việc lưu trữ và vận chuyển phản vật chất cũng là vấn đề khó. Thế nhưng cho dù đầy rẫy những khó khăn, các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực không ngừng, hi vọng nhanh chóng ứng dụng nguồn năng lượng vô tận siêu sạch này vào cuộc sống.
NTT (Theo "Khoa Kỹ Tân Văn" - Trung Quốc)
