Trạng thái vật chất dị thường nói trên là một kiểu sắp xếp các hạt khiến chúng trông có vẻ hỗn độn ở khoảng cách nhỏ, nhưng lại chứa đựng một trật tự ẩn giấu, cho phép vật chất hành xử vừa giống một tinh thể, vừa giống một chất lỏng. Khám phá có được khi các nhà khoa học nghiên cứu các tế bào nhạy sáng tí hon, hình nón, giúp cảm nhận về màu sắc trong mắt của những con gà.

Đối với gà và các loài chim khác hoạt động tích cực nhất vào ban ngày, những tế bào cảm quang này được chia thành 4 loại thu nhận và xử lý các kích thích màu sắc khác nhau (tím, xanh dương, xanh lá và đỏ) và loại thức 5 nhận diện mức độ ánh sáng. Mỗi loại tế bào hình nón này có một kích cỡ khác nhau.

Hình ảnh khắc họa cấu trúc phân bố không gian của 5 loại tế bào nhạy cảm ánh sáng ở võng mạc của gà, phản ánh một trạng thái mới của vật chất có tên gọi “siêu đồng nhất rối loạn”. (Ảnh: Live Science)

Các tế bào cảm quang được xếp dày đặc thành một lớp mô trên võng mạc. Nhiều động vật có các tế bào này được sắp xếp theo một mẫu nhất định, chẳng hạn như hình lục giác ở côn trùng. Trong khi đó, các tế bào cảm quang ở mắt gà dường như không tuân theo bất kỳ trật tự tổ chức nào.

Tuy nhiên, khi mô phỏng cách sắp xếp các tế bào cảm quang trong mắt gà trên máy tính, các nhà nghiên cứu đã kinh ngạc phát hiện một trật tự sắp xếp dị thường. Bao quanh mỗi tế bào cảm quang là một vùng loại trừ, ngăn cấm các tế bào cùng loại khác tiến lại gần. Điều này đồng nghĩa, mỗi loại tế bào cảm quang có cách sắp xếp đồng nhất riêng. Tuy nhiên, 5 kiểu mẫu khác nhau của 5 loại tế bào cảm quang riêng rẽ lại được xếp lớp phía trên nhau một cách lộn xộn.

Các vật chất trong trạng thái “siêu đồng nhất rối loạn” giống tinh thể ở điểm, chúng giữ mật độ các hạt cân xứng trong khoảng cách không gian lớn. Nhưng chúng cũng giống chất lỏng ở việc có các tính chất vật lý như nhau ở mọi hướng.

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Princeton (Mỹ) cho biết, đây là lần đầu tiên con người quan sát được trạng thái “siêu đồng nhất rối loạn” ở một hệ thống sinh vật học. Trước đó, giới khoa học mới ghi nhận nó tồn tại trong các hệ thống vật lý như heli lỏng hay những plasma đơn giản.

Đối với mắt gà, các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng, cách sắp xếp tế bào cảm quang kỳ lạ như trên cho phép loài động vật này lấy mẫu đồng đều ánh sáng đến. Theo họ, các kỹ sư có thể lấy ứng dụng trạng thái “siêu đồng nhất rối loạn” trong tự nhiên để tạo ra những mạch quang học và thiết bị dò ánh sáng nhạy cảm hoặc đề kháng với một số bước sóng ánh sáng nhất định.