Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử bằng laser thuộc công trình nghiên cứu khoa học hợp tác quốc tế theo nghị định thư với cộng hòa ba lan Làm lạnh nguyên tử bằng laser là lĩnh vực nghiên cứu mới và đây là lần đầu tiên được triển khai nghiên cứu ở Viêt Nam. Vì vậy, Nhiệm vụ “Hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử bằng laser” đã đặt nên móng cho các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến lĩnh vực này ởViệt Nam trong trương lai gần. Công nghệlàm lạnh nguyên tửbằng laser hiện đang được quan tâm nghiên cứu trên cảphương diện nghiên cứu cơbản và nghiên cứu ứng dụng. Hiện tại, các nghiên cứu về ứng dụng mới chỉthực hiện được ởtrong phòng thí nghiệm vì lý do kỹthuật. Theo nhận định của nhiều chuyên gia đầu ngành của thếgiới thì việc áp dụng công nghệ làm lạnh vào trong thực tiễn sẽ được thực hiện trong vòng 15-20 năm tới. - 16 -b. Hiệu quả về kinh tế xã hội: Nhiệm vụ Nghị định thư“Hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tửbằng laser” đã trực tiếp và gián tiếp thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội trên các mặt sau đây: + Đào tạo nguồn nhân lực có trình độ sau đại học về lĩnh vực làm lạnh nguyên tử bằng laser nói riêng và quang học nói chung. + Nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học, khả năng hợp tác quốc tếvà làm việc theo nhóm. c. Ứng dụng vào thực tiễn đời sống: Công nghệlàm lạnh nguyên tửbằng laser hiện đang được quan tâm nghiên cứu trên cả phương diện nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Hiện tại, các nghiên cứu về ứng dụng mới chỉ thực hiện được ở trong phòng thí nghiệm vì lý do kỹ thuật. Theo nhận định của nhiều chuyên gia đầu ngành của thếgiới thì việc áp dụng công nghệlàm lạnh vào trong thực tiễn sẽ được thực hiện trong vòng 15-20 năm tới. d. Đánh giá vềnăng lực và tính tiên tiến của đối tác: Ba Lan là một trong những nước đầu tiên trên thế giới thành công trong việc làm lạnh nguyên tử đến nhiệt độnano Kelvin để tạo ra hệ BEC. Chủ nhiệm phía đối tác - GS W. Jastrzebski là người có nhiều năm làm việc cùng với nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia (FAMO) của Ba Lan. Đây là nơi đầu tiên và duy nhất ởBa Lan thực hiện thành công làm lạnh nguyên tử đến trạng thái BEC. Bên cạnh đó, GS M. Trippenbach (cùng tham gia hợp tác trong Đề tài này) là người đã có nhiều năm nghiên cứu lý thuyết với nhà khoa học W. Phillip (người được trao giải Nobel Vật lý năm 1997 về làm lạnh nguyên tử). Vì vậy, việc hợp tác với các chuyên gia phía Ba Lan đã tạo điều kiện rất thuận lợi cho nhóm nghiên cứu của Đại học Vinh tiếp xúc với các nhà khoa học (thực nghiệm và lý thuyết) rất có uy tín của thế giới.
BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ TÊN NHIỆM VỤ: HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT CƠ QUAN CHỦ TRÌ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHỦ NHIỆM: PGS-TS ĐINH XUÂN KHOA 8814 HÀ NỘI - 2011 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ TÊN NHIỆM VỤ: HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT Chủ nhiệm Nhiệm vụ: Cơ quan chủ trì Nhiệm vụ: PGS.TS Đinh Xuân Khoa Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học Công nghệ Hà Nội - 2011 -2- DANH SÁCH CÁC CÁ NHÂN PHÍA VIỆT NAM THAM GIA THỰC HIỆN NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI CỘNG HỊA BA LAN Tên nhiệm vụ: “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” Mã số: 03/2009/HĐ-NĐT Thời gian thực hiện: 01/2009 đến 12/2010 Cơ quan chủ trì: Đại học Vinh Vinh Chủ nhiệm: PGS.TS Đinh Xuân Khoa TT Tên cá nhân tham gia thực PGS.TS Đinh Xuân Khoa Vai trò/nhiệm vụ Chữ ký Chủ nhiệm, phụ trách chung PGS.TS Vũ Ngọc Sáu Nghiên cứu viên TS Nguyễn Huy Bằng Nghiên cứu viên, thư ký TS Đoàn Hoài Sơn Nghiên cứu viên TS Lưu Tiến Hưng Nghiên cứu viên Vinh, ngày 26 tháng 07 năm 2011 Chủ nhiệm Nhiệm vụ PGS.TS Đinh Xuân Khoa Xác nhận quan chủ trì TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Vinh, ngày tháng năm 2011 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài/dự án: “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” Mã số đề tài, dự án: 03/2009/HĐ-NĐT Thuộc dự án khoa học công nghệ theo Nghị định thư hợp tác quốc tế với Cộng hòa Ba Lan Chủ nhiệm đề tài/dự án: Họ tên: Đinh Xuân Khoa Ngày, tháng, năm sinh: 06/06/1960 Giới tính: Nam Học hàm, học vị: Phó giáo sư, tiến sỹ vật lý Chức danh khoa học: Cán giảng dạy Chức vụ: Hiệu trưởng Trường Đại học Vinh Điện thoại: Tổ chức: 0383855529 Nhà riêng: 0383840527 Mobile: 0913518382 Fax: 84.38.3855269 E-mail: khoadhv@yahoo.com Tên tổ chức công tác: Trường Đại học Vinh Địa tổ chức: 182 Lê Duẩn, Vinh, Nghệ An Địa nhà riêng: 37 Đặng Thái Thân, Vinh Nghệ An Tổ chức chủ trì đề tài/dự án: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường Đại học Vinh -3- Điện thoại: 0383855529 Fax: 84.38.3855269 E-mail: vinhuni@vinh.uni.edu.vn Website: www vinh.uni.edu.vn Địa chỉ: Lê Duẩn, Vinh, Nghệ An Họ tên thủ trưởng tổ chức: Đinh Xuân Khoa Số tài khoản: 931.01.0000014 kho bạc Nhà nước tỉnh Nghệ An Tên quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục Đào tạo II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 01 năm 2009 đến tháng 12 năm 2010 - Thực tế thực hiện: từ tháng 01năm 2009 đến tháng 12 năm 2010 Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 1500 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 1500 tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác: 0,0 tr.đ + Tỷ lệ kinh phí thu hồi dự án: 467 847 VNĐ (chiếm 0.16%) b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Theo kế hoạch Thực tế đạt Ghi Số Thời gian Kinh phí Thời gian Kinh phí (Số đề nghị TT (Tháng, (Tr.đ) (Tháng, (Tr.đ) toán) 697,532153 700,0 800 800,0 năm) 1/2009- năm) 700,0 12/2009 01/201012/2010 1/200912/2009 800,0 1/201012/2010 -4- c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Số Nội dung TT khoản chi Trả công lao động Theo kế hoạch Tổng SNKH Thực tế đạt Nguồn Tổng SNKH khác Nguồn khác 437,0 437,0 0,0 437,0 437,0 0,0 230,0 230,0 0,0 230,0 230,0 0,0 250,0 250,0 0,0 250,0 250,0 0,0 0,0 194,86 194,867 7513 513 1497,5 1497,53 32153 2153 (khoa học, phổ thông) Nguyên, vật liệu, lượng Thiết bị, máy móc Xây dựng, sửa chữa nhỏ 13 Chi khác Tổng cộng 197,335 197,335 1500,0 1500,0 0,0 0,0 - Lý thay đổi (nếu có): khơng Các văn hành q trình thực đề tài/dự án: Số Số, thời gian ban TT hành văn Tên văn Ghi Quyết định cử đoàn cơng tác Chuyến gồm có 03 nước ngồi (Đoàn 1) người: Đinh Xuân Khoa, Vũ Ngọc Sáu Nguyễn Huy Bằng, -5- Quyết định tổ chức Hội thảo Hội thảo thành lập phổ học laser” Ban tổ chức Quyết định cử đồn cơng tác Chuyến gồm có 02 nước ngồi (Đồn 2) Quyết định tổ chức Quốc tế “Nguyên tử lạnh người: Nguyễn Huy Bằng, Lưu Tiến Hưng Tổ chức phối hợp thực đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức Tên tổ chức Nội dung Sản phẩm đăng ký theo tham gia tham gia chủ chủ yếu đạt Thuyết minh thực yếu Trường Đại Chủ trì Nhiệm Các sản học Vinh Trường Đại học Vinh vụ phẩm Trung tâm Trung tâm Phối hợp tổ Tuyển tập chức Hội thảo báo đăng Khoa học công Khoa học nghệ Bộ Quốc cơng nghệ Bộ quốc tế Phịng Quốc Phịng “Ngun tử lạnh tạp chí nước phổ học laser” Viện Vật lý Viện Vật lý Phối hợp tổ Tuyển tập điện tử điện tử chức Hội thảo báo quốc tế đăng “Nguyên tử lạnh tạp chí nước phổ học laser” Viện Vật lý, Viện Vật lý, Phối hợp triển Bẫy quang Viện hàn lâm Viện hàn lâm khai nghiên từ khoa học Ba khoa học Ba cứu thực nghiệm Lan Lan -6- Ghi chú* Đại học tổng Phối hợp triển hợp Vác-sava (Ba Lan) cứu lý thuyết Đại học tổng Đại học tổng Phối hợp triển hợp Zielona hợp Zielona khai nghiên Gora (Ba Lan) Gora (Ba Các báo khai nghiên (Ba Lan) Đại học tổng hợp Vác-sa-va cứu lý thuyết Các báo Lan) - Lý thay đổi (nếu có): Khơng Cá nhân tham gia thực đề tài, dự án: Tên cá nhân Tên cá nhân Nội dung Số đăng ký theo tham gia tham gia TT Thuyết minh thực Sản phẩm chủ yếu đạt Đinh Xuân Chủ nhiệm, Các sản Khoa phụ trách phẩm chung PGS.TS Đinh Xuân Khoa nhiệm vụ Nghiên cứu Các mơ hình viên nghiên cứu PGS.TS Vũ Ngọc Sáu Vũ Ngọc Sáu lý thuyết nguyên tử lạnh TS Đoàn Hoài Sơn Đồn Hồi Sơn Nghiên cứu viên Các mơ hình nghiên cứu lý thuyết nguyên tử lạnh TS Lưu Tiến Hưng Lưu Tiến Hưng Nghiên cứu viên Các mơ hình nghiên cứu lý thuyết ngun tử lạnh -7- Ghi chú* ThS Bùi Đình GS TSKH Chủ nhiệm Thuận Włodzimierz Bẫy quang từ phía đối tác Jastrzębski GS TSKH GS TSKH Nghiên cứu Włodzimierz Maciej Kolwas viên GS TSKH GS TSKH Nghiên cứu Các mơ hình Maciej Kolwas Bẫy quang từ Cao Long Vân viên nghiên cứu Jastrzębski lý thuyết nguyên tử lạnh GS TSKH PGS TSKH Nghiên cứu Các mơ hình Cao Long Vân Marek viên nghiên cứu lý thuyết Trippenbach nguyên tử lạnh PGS TSKH ThS Nguyễn Nghiên cứu Marek Huy Bằng Bẫy quang từ viên Trippenbach 10 ThS Nguyễn Huy Bằng - Lý thay đổi ( có): Khơng Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT Theo kế hoạch Hợp tác nghiên cứu cấu trúc Hợp tác nghiên cứu cấu trúc phổ nguyên tử, phân tử khả phổ nguyên tử, phân tử khả làm lạnh nguyên tử làm lạnh nguyên tử phân tử (Quý I-IV năm thứ phân tử (Quý I-IV năm thứ Thực tế đạt -8- Ghi chú* nhất) Hợp tác nghiên cứu hiệu Hợp tác nghiên cứu hiệu ứng phi tuyến, hiệu ứng điện ứng phi tuyến, hiệu ứng điện quang, từ quang ứng dụng quang, từ quang ứng dụng công nghệ làm lạnh nhất) công nghệ làm lạnh nguyên tử (năm thứ thứ nguyên tử (năm thứ thứ hai) Hợp tác tìm hiểu, nghiên cứu Hợp tác tìm hiểu, nghiên cứu sử dụng bẫy quang từ để sử dụng bẫy quang từ để làm làm lạnh nguyên tử (Quý I-III lạnh nguyên tử (Quý I-III năm năm thứ nhất) hai) thứ nhất) Hợp tác nghiên cứu toán lý Hợp tác nghiên cứu toán lý thuyết thực nghiệm kỹ thuật thuyết thực nghiệm kỹ thuật làm lạnh nguyên tử laser làm lạnh nguyên tử laser (Năm thứ thứ hai) (Năm thứ thứ hai) Chuyển giao kỹ thuật tính Chuyển giao kỹ thuật tính tốn, cơng nghệ sử dụng tốn, cơng nghệ sử dụng khai thác thiết bị (Quý IV khai thác thiết bị (Quý IV năm thứ nhất) năm thứ nhất) Trao đổi sử dụng Trao đổi sử dụng kết nghiên cứu (năm thứ kết nghiên cứu (năm thứ thứ hai) thứ hai) Giúp phía Trường Đại học Giúp phía Trường Đại học Vinh thực số nghiên Vinh thực số nghiên cứu thực nghiệm (các phép đo cứu thực nghiệm (các phép đo đạc) phịng thí nghiệm đạc) phịng thí nghiệm phía Ba Lan (Q II năm thứ phía Ba Lan (Quý II năm thứ quý II năm thứ hai) quý II năm thứ hai) -9- PHẦN VI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Peter van der Straten, Harold J.Metcalf, Laser cooling and trapping, Springer 1999 [2] V.I Balykin, V.G Minogin V.S Letokhov, Electromagnetic trapping of cold atoms, Rep Prog Phys 63 (2000) 1429–1510 [3] J Dalibard and C Cohen – Tannoudji J Opt Soc Am.B /Vol 6, No 11 (1989) 2023-2045 [4] Krzysztof Kowalski, Emiliya Dimova-Arnaudova, Krzysztof Fronc, Sanka Gateva, Malgorzata Glódz, Ludwik Lis, Lyubomir Petrov, Jerzy Szonert, A system for magnetooptical cooling and trapping of Rb atoms, Optica Applicata, Vol XXXVI, No 4, 2006 [5] William D Phillips, Laser cooling and trapping of neutral atoms, Rev Mod Phys.70 (1997) 721 [6] Jerzy Zachorowski, Tadeusz Pałasz, and Wojciech Gawlik, Magneto-Optical Trap for Rubidium Atoms, Optica Applicata Vol XXVIII, No 3, (1998) 239 [7] H J Lewandowski, D M Harber, D L Whitaker, and E A Cornell, Simplified System for Creating a Bose-Einstein Condensate (Private communication) [8] S.E Harris, J.E Field, A Imamoglu, Phys Rev Lett 64 (1990) 1107 [9] K.J Boller, A Imamoglu, S.E Harris, Phys Rev Lett 66 (1991) 2593 [10] B.S.Ham, J Mod Opt 49 (2002) 2477 [11] L.V Hau, S E Harris, Z, Dutton, C.H Bejroozi, Nature 397 (1999) 594 [12] M.D Eisaman, A Andre, F Massou, M Fleischhauer, A.S Zibrov, M.D Lukin, Nature 438 (2005) 837 [13] D.A Braje, V Balic, S Goda, G.Y Yin, S.E Harris, Phys.Rev Lett 93 (2004) 183601 [14] H Lee, M Fleischhauer, M.O Scully, Phys Rev A58 (1998) 2587 [15] Yong-qing Li and Min Xiao, Phys Rev A51 (1995) R2703-2706 [16] J Gea-Banacloche, Yong-quing Li, Shao-zheng Jin, and Min Xiao, Phys Rev A51 (1995) 576 [17] Cohen Tannoudji: Manipulating atoms with photons, Nobel lecture in Physics, 1997 [18] http://steck.us/alkalidata - 49 - BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ TÊN NHIỆM VỤ: HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT CƠ QUAN CHỦ TRÌ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CHỦ NHIỆM: PGS-TS ĐINH XUÂN KHOA HÀ NỘI - 2011 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ TÊN NHIỆM VỤ: HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT Chủ nhiệm Nhiệm vụ: Cơ quan chủ trì Nhiệm vụ: PGS.TS Đinh Xuân Khoa Hà Nội - 2011 f) Kiến nghị (tồn văn báo cáo chính) -2- I MỞ ĐẦU Làm lạnh nguyên tử laser hướng nghiên cứu lĩnh vực quang phổ học laser Do tập trung mật độ photon cao nên chùm laser sử dụng để làm lạnh hệ nguyên tử đến gần nhiệt độ không tuyệt đối, từ tiến đến việc điều khiển chuyển động nguyên tử phân tử Đây hướng nghiên cứu thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học kỳ vọng tạo nên bước đột phá công nghệ Trường Đại học Vinh Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan có truyền thống hợp tác từ năm 1991 phương diện đào tạo nghiên cứu khoa học Nhiều cán Nhà trường gửi tạo ngắn hạn dài hạn Ba Lan trở thành cán nịng cốt Đặc biệt, Nhóm nghiên cứu Quang học-Quang phổ Đại học Vinh hình thành từ năm 1991 Trong q trình pháp triển, Nhóm nhận quan tâm cấp quyền, nhà khoa học nước Năm 2007, Nhóm ký kết Bản ghi nhớ quan hệ hợp tác trao đổi khoa học công nghệ với Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan Theo đo, phía Ba Lan giúp hợp nghiên cứu giúp đỡ phía Đại học Vinh xây dựng phịng thí nghiệm nghiên cứu đại phổ học Bước đầu việc hợp tác phối hợp nghiên cứu công nghệ làm lạnh nguyên tử laser thơng qua chương trình Nghị định thư Mục đích Nhiệm vụ tạo hội cho nhà nghiên cứu tiếp cận làm chủ công nghệ làm lạnh nguyên tử laser, tiến tới xây dựng hệ thống làm lạnh Đại học Vinh phục vụ cho triển khai nghiên cứu thực nghiệm “Hợp tác chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” Đây Nhiệm vụ nghiên cứu hai phương diện lý thuyết thực nghiệm -3- Trên phương diện lý thuyết, xây dựng mơ hình làm lạnh ngun tử sở lý thuyết tương tác nguyên tử với trường laser Để mơ tả q trình này, chúng tơi sử dụng lý thuyết bán cổ điển kết hợp với hình thức luận ma trận mật độ để tính lực quang học tác dụng lên ngun tử từ tìm điều kiện trường laser từ trường để khả làm lạnh tối ưu Trong Nhiệm vụ này, đối tượng nguyên tử lựa chọn cho nghiên cứu Rb85 Sự lựa chọn xuất phát từ vấn đề kinh tế: laser dùng làm lạnh Rb85 hoạt động miền 780 nm – miền phổ phát xạ phần lớn laser bán dẫn giá rẻ có bán thị trường Trên phương diện thực nghiệm, thông số tối ưu tính tốn từ lý thuyết sử dụng để lựa chọn hệ laser linh kiện quang học Dựa theo mơ hình lý thuyết xây dựng, hệ thiết bị xây dựng kết nối với theo module Từ thực phép đo đạc, tính chỉnh để lựa chọn tham số tối ưu II DANH MỤC CÁC KẾT QUẢ, SẢN PHẨM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CỦA NHIỆM VỤ 2.1 Sản phẩm dạng I: - Không - Lý thay đổi (nếu có): Khơng 2.2 Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế hoạch - Nhiệt độ làm lạnh tới vài trăm µK Thực tế đạt - Nhiệt độ làm lạnh cỡ 140 µK Rb85 Quy trình cơng nghệ - Hệ laser làm lạnh đơn - Hệ laser làm lạnh đơn làm lạnh nguyên tử mode, có độ rộng phổ 1MHz mode, có độ rộng phổ 0.65 laser - Độ chân không đạt tốt MHz 10-10 mbar - Độ chân không đạt 10-11 mbar -4- 2.3 Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt báo quốc tế, báo nước Nội dung khoa học gắn liền với kết nghiên cứu Nhiệm vụ Bài báo khoa học Tài liệu, giáo - Nội dung trình, sách tham xác, khoa học, phù hợp cho khảo giảng dạy học viên cao học NCS ngành Quang học Hồ trợ đào tạo 03 thạc sỹ ThS Số lượng, nơi công bố Computational Methods in Science and Technology (Poland), Communication in Physics (Việt Nam), Tạp chí nghiên cứu KHCN&KT quân cuốn: “Cơ sở 02 cuốn, Quang học phi NXB Giáo dục tuyến”, “Làm lạnh nguyên tử laser: sở vật lý ứng dụng” Cơ sở đào tạo 13 thạc sỹ Đại học Vinh báo quốc tế, báo nước Nội dung khoa học gắn liền với kết nghiên cứu Nhiệm vụ Hồ trợ đào tạo TS 01 tiến sỹ 02 tiến sỹ Gửi NCS sang Ba Lan người Cơ sở đào tạo Đại học Vinh 03 người 2.4 Sản phẩm mua từ kinh phí Nhiệm vụ: Hệ laser màu phát xung Model: DL-Compact A hãng ESTLA Các thông số kỹ thuật: Nguồn bơm: sử dụng nguồn bơm bước sóng 355nm / 532 nm Độ lặp xung bơm 10 Hz Năng lượng xung bơm cực đại: 300 mJ Hiệu suất: 30% bước sóng bơm 532 nm Cách tử: loại Littrow 2400 l/mm Độ rộng vạch phổ: < 0.02 nm Khoảng điều hưởng: 330 – 800 nm Độ phân kỳ chùm laser ra: < 1mrad Kích thước: dài × rộng × cao = 40 × 40 × 10 cm Các phận chính: -5- a Buồng laser: Gồm buồng cộng hưởng sử cách tử Littrow 2400 l/mm phận khuếch đại Buồng cộng hưởng trạng bị mô tơ điện điều khiển (kết nối máy tính qua RS 232) cách tử để lựa chọn bước sóng b Bộ chứa luân chuyển chất màu: Gồm bình chứa chất màu có trang bị đường ống làm mát nước, máy bơm để luân chuyển chất màu từ bình đến cuvet buồng cộng hưởng khuếch đại Máy bơm dùng nguồn điện 220V/50 Hz c Mơ tơ điều khiển bước sóng (PC controlled Stepper Motor) Được trang bị để điều khiển cách tử buồng cộng hưởng laser Mô tơ điện trang bị kèm theo giao diện với máy tính để điều khiển scan bước sóng tự động Hình Hệ laser màu DLCompact A mua từ kinh phí Nghị định thư 2.5 Hệ thống làm lạnh nguyên tử laser: Đây hệ thống bẫy quang từ xây dựng Ba Lan theo “quy trình cơng nghệ làm lạnh nguyên tử laser” Nhiệm vụ Sơ đồ quang học toàn cảnh hệ thống trình bày hình -6- Hình Sơ đồ quang học bẫy quang từ -7- Hình Ảnh chụp tồn cảnh hệ thống bẫy quang từ sau xây dựng Viện Vật lý – Viện Hàn lâm khoa học Ba Lan -8- 2.6 Hệ laser tự chế phục vụ cho nghiên cứu Đây hệ laser tự chế làm nhiệm vụ bơm tái phân bố độ cư trú cho mức 5S1/2 (F = 3) nguyên tử Rb85 trình làm lạnh Chúng sử dụng điều khiển model ITC502 hãng Thorlabs làm nguồn cho hệ laser tự chế Bộ điều khiển cho phép ổn định nhiệt độ tới cơng suất 16W laser q trình hoạt động Hình Ảnh chụp hệ laser tự chế, đó: 1- giá tản nhiệt cho laser, 2-bệ laser, 3-giá treo gương, 4- gương phản xạ, 5-lớp làm mát Peltier, 6- đầu laser diode, 7-bộ chuẩn trực, 8-cách tử, 9- phần tử điện áp piezoelectric -9- 2.7 Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền giống trồng: Không - Lý thay đổi (nếu có): Khơng III TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG 3.1 Hiệu khoa học công nghệ: Làm lạnh nguyên tử laser lĩnh vực nghiên cứu lần triển khai nghiên cứu Viêt Nam Vì vậy, Nhiệm vụ “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” đặt nên móng cho nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực Việt Nam trương lai gần Công nghệ làm lạnh nguyên tử laser quan tâm nghiên cứu phương diện nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng Hiện tại, nghiên cứu ứng dụng thực phịng thí nghiệm lý kỹ thuật Theo nhận định nhiều chuyên gia đầu ngành giới việc áp dụng công nghệ làm lạnh vào thực tiễn thực vòng 15-20 năm tới 3.2 Hiệu kinh tế xã hội: Nhiệm vụ Nghị định thư “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” trực tiếp gián tiếp thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội mặt sau đây: + Đào tạo nguồn nhân lực có trình độ sau đại học lĩnh vực làm lạnh nguyên tử laser nói riêng quang học nói chung + Nâng cao lực nghiên cứu khoa học, khả hợp tác quốc tế làm việc theo nhóm 3.3 Triển vọng ứng dụng vào thực tiễn đời sống: Công nghệ làm lạnh nguyên tử laser quan tâm nghiên cứu phương diện nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng Hiện tại, nghiên cứu ứng dụng thực phòng - 10 - thí nghiệm lý kỹ thuật Theo nhận định nhiều chuyên gia đầu ngành giới việc áp dụng cơng nghệ làm lạnh vào thực tiễn thực vòng 15-20 năm tới 3.4 Đánh giá lực tính tiên tiến đối tác: Ba Lan nước giới thành công việc làm lạnh nguyên tử đến nhiệt độ nano Kelvin để tạo hệ BEC Chủ nhiệm phía đối tác - GS W Jastrzebski người có nhiều năm làm việc với nhóm nghiên cứu phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia (FAMO) Ba Lan Đây nơi Ba Lan thực thành công làm lạnh nguyên tử đến trạng thái BEC Bên cạnh đó, GS M Trippenbach (cùng tham gia hợp tác Đề tài này) người có nhiều năm nghiên cứu lý thuyết với nhà khoa học W Phillip (người trao giải Nobel Vật lý năm 1997 làm lạnh nguyên tử ) Vì vậy, việc hợp tác với chuyên gia phía Ba Lan tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm nghiên cứu Đại học Vinh tiếp xúc với nhà khoa học (thực nghiệm lý thuyết) có uy tín giới IV ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 4.1 Về số lượng Nhiệm vụ “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” thực thành công thu kết sau đây: • Đã tiến hành biên soạn quy trình cơng nghệ làm lạnh ngun tử laser áp dụng thành công vào xây dựng bẫy quang từ Viện vật lý- Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan Qua đó, tiến hành thực số phép số phép đo để đối chứng với kết tính tốn lý thuyết - 11 - • Thơng qua việc thực Nhiệm vụ, “Hội thảo quốc tế nguyên tử lạnh phổ học laser” tổ chức vào tháng năm 2009 Hội thảo tạo điều kiện giao lưu trao đổi kết nghiên cứu nhà khoa học nước với quốc tế Có 19 báo hội thảo lựa chọn đăng tạp chí nghiên cứu “Computational Methods in Science and Technology” Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan • Từ kết nghiên cứu, công bố 05 báo tạp chí nghiên cứu chuyên ngành nước ngồi, 03 tạp chí nước 04 hội thảo quốc gia quốc tế • Phối hợp đào tạo sau đại học: 02 TS, 13 Thạc sỹ, gửi người học NCS nước ngồi • Viết 02 sách chun khảo cho học viên Sau đại học: “Cơ sở quang học phi tuyến” “Các kỹ thuật làm lạnh nguyên tử laser” 4.2 Về chất lượng: Sản phẩm “Quy trình cơng nghệ làm lạnh nguyên tử laser” áp dụng thành công vào xây dựng bẫy quang từ phịng thí nghiệm Viện vật lý (Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan) Hệ thống bẫy quang từ sử dụng chùm laser làm lạnh có độ rộng phổ cỡ 650 kHz, công suất quang học đủ đáp ứng tới ngưỡng bảo hòa nguyên tử Rb85 để chọn lựa giá trí tối ưu mục đích thí nghiệm cụ thể “Quy trình cơng nghệ làm lạnh nguyên tử laser” cung cấp đầy đủ tiêu chí kỹ thuật đề để tiến hành xây dựng hệ bẫy quang từ Đại học Vinh tương lai gần Với hệ thống bẫy quang từ chế tạo, tập hợp nguyên tử lạnh Rb85 tạo miền khơng gian có kích thước cỡ 1cm với mật độ cỡ 1010 nguyên tử/cm3 nhiệt độ 140 µK Về vặt lý thuyết, thông số làm lạnh đủ cho thí nghiệm để làm lạnh nguyên tử phương pháp bốc bay để tạo trạng thái BEC để nghiên cứu hiệu ứng quang học liên qua đến nguyên tử lạnh Trong Nhiệm vụ này, sau làm lạnh nguyên tử laser, xây dựng hệ nghiệm nghiên cứu khả điều khiển - 12 - hệ số hấp thụ nguyên tử Rb lân cận 780 nm Kết cho thấy rằng, tăng giảm (thậm chí làm triệt tiêu) hệ số hấp thụ nguyên tử cách điều khiển cường độ độ lệch tần số chùm laser “điều khiển” cách thích hợp Theo hệ thức Kramer-Kronig, điều cho thấy điều khiển hệ số tán sắc nguyên tử Việc điều khiển đại lượng đặc trưng cho tính chất quang học môi trường vấn đề quan trọng có nhiều triển vọng ứng dụng công nghệ chế tạo thiết bị/linh kiện quang tử học tiên tiến: chế tạo chuyển mạch quang có cơng suất ngưỡng thấp, từ kế siêu xác, làm chậm/tăng tốc vận tốc nhóm ánh sáng, phát thơng số quang phi tuyến có ngưỡng hoạt động thấp.v.v Những kết bước đầu đo đạc thực nghiệm phù hợp tốt với tính tốn lý thuyết chứng tỏ mơ hình lý thuyết đề phù hợp với điều kiện toán Các kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm phù hợp tốt với đăng tạp chí chuyên ngành, có 05 cơng bố quốc tế Nhờ hỗ trợ Nhiệm vụ, 02 NCS 13 Thạc sỹ bảo vệ kỳ hạn, nội dung chất lượng luận văn/luận án hội đồng khoa học đánh giá cao V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nhiệm vụ “Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser” thực sản phẩm tạo đạt tiêu chí khoa học Kết Nhiệm vụ cho thấy rằng, quy trình cơng nghệ xây dựng áp dụng thành công phịng thí nghiệm Viện vật lý (viện Hàn lâm khoa học Ba Lan) tạo hệ nguyên tử Rb85 đến nhiệt độ cỡ 140 µK Qua nghiên cứu khả điều khiển hệ số hấp thụ tán sắc nguyên tử thực nghiệm - 13 - Những kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết phù hợp với Tuy nhiên điều kiện làm thực nghiệm khó khăn thời gian Đoàn hạn chế nên chưa thể kiểm chứng hết kết nghiên cứu lý thuyết xây dựng trình thực Nhiệm vụ Làm lạnh nguyên tử lĩnh vực nghiên cứu mới, có nhiều triển vọng Thơng qua việc thực Nhiệm vụ, Nhóm nghiên cứu tích lũy nhiều kinh nghiệm thực tế xây dựng thành cơng “Quy trình cơng nghệ làm lạnh ngun tử laser” Chính vậy, Nhóm đề nghị cấp cho phép ứng dụng “Quy trình cơng nghệ làm lạnh nguyên tử laser” vào xây dựng hệ bẫy quang từ Đại học Vinh để tiếp tục triển khai nghiên cứu tương lai - 14 - ... hoạch Hợp tác nghiên cứu cấu trúc Hợp tác nghiên cứu cấu trúc phổ nguyên tử, phân tử khả phổ nguyên tử, phân tử khả làm lạnh nguyên tử làm lạnh nguyên tử phân tử (Quý I-IV năm thứ phân tử (Quý... Làm lạnh nguyên tử laser lĩnh vực nghiên cứu lần triển khai nghiên cứu Viêt Nam Vì vậy, Nhiệm vụ ? ?Hợp tác nghiên cứu chuyển giao công nghệ làm lạnh nguyên tử laser? ?? đặt nên móng cho nghiên cứu. .. VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ TÊN NHIỆM VỤ: HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER