Một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters đề xuất ý tưởng sử dụng các nam châm siêu dẫn (superconducting magnet) làm cảm biến phát hiện sóng hấp dẫn. Cách tiếp cận này dựa trên ý tưởng “thanh Weber” từ thập niên 1960 — những thanh kim loại lớn dùng để phát hiện sóng hấp dẫn thông qua cộng hưởng cơ học.
Thanh Weber truyền thống có nhược điểm là chỉ hoạt động hiệu quả ở một số tần số cộng hưởng nhất định. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại Đại học Geneva, CERN, và Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đã nâng tầm thiết kế này thành “thanh Weber từ” (magnetic Weber bars). Thiết bị này chuyển đổi các rung động cơ học tinh vi trong cấu trúc vật lý của nam châm, được tạo ra khi sóng hấp dẫn đi qua, thành dao động từ trường. Sự biến thiên từ trường sau đó được phát hiện bởi một chiếc từ kế loại SQUID*. Từ kế SQUID sử dụng vật liệu siêu dẫn nên có độ nhạy cực cao, có khả năng đo những trường từ cực yếu.
Một trong những điểm mấu chốt của ý tưởng là năng lượng từ trường – đóng vai trò quan trọng trong việc tăng độ nhạy ở các tần số ngoài cộng hưởng. Dù không đạt độ nhạy tối đa như LIGO**, các thanh Weber từ hoạt động vượt trội hơn ở các tần số cao (từ vài kHz đến 10 MHz). Điều đặc biệt là các nam châm siêu dẫn khổng lồ đang được xây dựng trong các thí nghiệm vật chất tối như DMRadio và ADMX-EFR chính là thiết bị phù hợp cho ứng dụng này. Các nam châm này có năng lượng từ trường rất lớn và kích thước vật lý đáng kể, cho phép tìm kiếm đồng thời cả vật chất tối lẫn sóng hấp dẫn.
Đối với các thiết bị có độ nhạy cao, việc cách ly rung động môi trường vẫn luôn là thách thức kỹ thuật rất lớn. Hiện tại, nhóm đang mở rộng hợp tác, xây dựng các mô hình phát hiện cụ thể và khám phá thêm các công nghệ cảm biến lượng tử tiên tiến.
*SQUID: Superconducting quantum interference device (thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn).
**LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser).
Nguồn: https://phys.org/…/2025-06-powerful-magnets-high…
Tổng hợp: Khoa Lê