Lần đầu tiên bẫy quang-từ phân tử hydrua kim loại – mở đường tới hydro siêu lạnh
Annie Nguyễn — 27/06/2026
Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà vật lý tại Đại học Columbia đã tạo thành công một bẫy quang-từ ba chiều (magneto-optical trap – MOT) cho một phân tử hydrua kim loại, cụ thể là canxi monohydride (CaH). Thành tựu này đánh dấu một bước ngoặt trong lĩnh vực làm lạnh và bẫy phân tử bằng laser – một kỹ thuật vốn luôn khó khăn hơn nhiều so với việc bẫy các nguyên tử đơn lẻ do phân tử có cấu trúc dao động và quay phức tạp hơn.
Nhóm nghiên cứu gồm Jinyu Dai, Benjamin Riley, Qi Sun, Debayan Mitra và Tanya Zelevinsky đã sử dụng kỹ thuật làm chậm chùm phân tử bằng laser "ánh sáng trắng" để đưa CaH về vận tốc gần bằng 0, sau đó nạp vào bẫy tần số vô tuyến. Kết quả: khoảng 230 phân tử CaH đã bị bẫy ở nhiệt độ dưới 1 millikelvin. Điều đáng chú ý là thành công này đạt được bất chấp phân tử CaH có kênh mất mát do phân ly tiền định (predissociation) – một thách thức vốn khiến nhiều nhà khoa học cho rằng việc làm lạnh laser hydrua kim loại là bất khả thi.
Ý nghĩa của nghiên cứu này vượt xa một thí nghiệm vật lý thông thường. Hydrua kim loại, đặc biệt là CaH, là một lớp phân tử đơn giản nhưng giàu tiềm năng cho các nghiên cứu chính xác về cấu trúc phân tử, động lực học siêu lạnh và hóa học lượng tử. Quan trọng hơn, cơ chế phân ly tiền định vốn là trở ngại lại có thể trở thành lợi thế: nó mở ra một con đường đầy hứa hẹn để sản xuất các mẫu nguyên tử hydro siêu lạnh và bị bẫy.
Hydro siêu lạnh là hệ nguyên tử nền tảng lý tưởng nhất để kiểm tra điện động lực học lượng tử (QED) với độ chính xác cực cao và đo lường các hằng số cơ bản. Trong khi làm lạnh laser trực tiếp hydro vẫn còn là một thách thức kỹ thuật lớn, và môi trường bẫy từ tính không phù hợp cho các phép đo độ chính xác cao, thì phương pháp phân ly các phân tử hydrua kim loại siêu lạnh có thể là giải pháp khả thi. Bước tiếp theo mà nhóm nghiên cứu đang hướng tới là sử dụng sự phân ly phân tử để tạo ra hydro siêu lạnh phục vụ cho quang phổ chính xác và hóa học siêu lạnh.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters và được Physics Magazine điểm tin như một bước đột phá quan trọng.
