10 sự kiện vật lý nổi bật năm 2007

“Top Ten Physies stories 2007" - 10 sự kiện vật lý năm 2007 vừa được tuyển chọn bởi cơ quan khoa học có uy tín và ảnh hưởng khoa học to lớn ở nước Mỹ và thế giới - Viện Vật lý Hoa Kỳ (New York)...

Đây là cơ quan khoa học có uy tín và ảnh hưởng khoa học to lớn ở nước Mỹ và thế giới - Viện Vật lý Hoa Kỳ (New York), một “Tổng Hội của nhiều Hội” với phổ hoạt động rộng lớn, với cơ quan xuất bản lớn nhất toàn cầu trong lĩnh vực vật lý… Mười thành tựu khoa học nổi bật nhất năm 2007 được sắp xếp theo thứ tự thời gian công bố công trình (không phải theo thứ tự về đẳng cấp) như sau:

1. Chuyển động của ánh sáng làm chậm trong các môi trường đông đặc

Đó là những kết quả nghiên cứu ánh sáng được làm chậm trong một môi trường đông đặc Bose-E

Một góc của thí nghiệm Làm lạnh một vật thể kích thước đồng xu (Ảnh: VNN)

instein này, rồi đi qua một môi trường đông đặc khác. Những nghiên cứu này bắt đầu bởi Lene Hau, nữ giáo sư của Đại học Harvard (Mỹ). Phát minh này không chỉ có tầm quan trọng về mặt lí‎ thuyết, còn mở ra triển vọng chế tạo những máy tính thế hệ mới siêu đẳng – máy tính lượng tử.

2. Phát hiện sự xuyên ngầm của electron trong các nguyên tử với thời gian thực

Hạt electron xuyên qua các nguyên tử, theo một hiệu ứng gọi là hiệu ứng đường hầm trong vật lý lượng tử, đã được quan sát trong thời gian thực (cỡ 1 phần tỉ tỉ giây – 10-18 sec) bởi nhà khoa học Đức ở Viện Quang học lượng tử Mark Planck và trường đại học Munich (CHLB Đức).

3. Làm lạnh bằng tia laser một vật thể “vĩ mô” – kích thước đồng xu (coin-sized object)

Một tập thể các nhà Vật lý quốc tế từ các phòng thí nghiệm ở MIT (Viện Công nghệ Massachusett) và Caltech, từ các Viện Max Planck ở Potsdam và Hannover, đã sử dụng chùm tia laser để làm lạnh một mẫu vật cỡ đồng xu với khối lượng 1 gam xuống nhiệt độ rất thấp 0,8 độ Kelvin. Thí nghiệm lần đầu tiên thực hiện thành công này nhằm mục đích nghiên cứu các tính chất lượng tử của một tập hợp lớn các hạt vật chất (lớn hơn 1020 nguyên tử). Kết quả nghiên cứu này vừa có ý nghĩa vật lý sâu sắc, vừa hứa hẹn dẫn đến những ứng dụng trong tương lai của khoa học và công nghệ vật liệu.

4. Kiểm nghiệm Định luật thứ hai Newton về chuyển động cơ học

Định luật này (lực tỉ lệ với gia tốc), hầu như ai cũng biết, là hòn đá tảng của vật lý cổ điển. Các nhà Vật lý ở Đại học Washington đã kiểm nghiệm lại định luật này trong phạm vi gia tốc cực nhỏ, cỡ 5 x 10-14m/s² . Thí nghiệm đạt độ chính xác cao hàng nghìn lần so với thí nghiệm tốt nhất cho đến nay và chứng tỏ rằng định luật II của Newton vẫn nguyên giá trị trong kích thước không gian vô cùng bé nhỏ.

5. Kiểm nghiệm lực hấp dẫn (GB – B)

Trong một thí nghiệm khảo sát lực hấp dẫn có tên là GB-B, một phòng thí nghiệm đã được đưa lên không gian quỹ đạo để thử lại thuyết tương đối tổng quát của Albert Eistein. Người ta đã đo hiệu ứng trắc địa – độ xoắn không thời gian trong vùng gần quả đất và gây nên bởi quả đất – với độ chính xác 1%. Đây là thành quả nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ ở Đại học Stanford (Mỹ).

6. Loại trừ một loại hạt Neutrino bất thường

Một công trình nghiên cứu thực nghiệm, có tên gọi là MiniBoone, đã tiến hành ở phòng thí nghiệm Fermilab (Mỹ). Các kết quả khảo sát của các nhà Vật lý ở Fermilab đã loại bỏ sự tồn tại của loại hạt Neutrino thứ tư (theo giả thiết) và chỉ khẳng định sự tồn tại của ba loại Neutrino khác đã được thừa nhận trước đây bởi lí‎ thuyết mẫu chuẩn của các hạt cơ bản, là hạt neutrino e, neutrino µ (muy) và neutrino τ (tao).

Phát hiện neutrino trên Trái Đất (Ảnh minh họa: Plus.maths.org)

7. Tìm kiếm các hạt Higgs Boson

Trên máy gia tốc hai chùm hạt giao nhau Tevatron ở phòng thí nghiệm Fermilab (Mỹ) đã phát hiện hạt boson Higgs (hay Higgs boson) và một số hiện tượng va chạm đặc biệt khác với sự tạo thành 1 boson W và 1 boson Z, hoặc 2 boson Z đồng thời. Nhiều kết quả mới mẻ và có ý nghĩa lớn trong lĩnh vực Vật lý hạt cơ bản đang chờ đợi trong các thí nghiệm đang tiếp tục trong các năm sau.

8. Xung ánh sáng ngắn nhất

Các nhà nghiên cứu ở Italy đã tạo được một xung ánh sáng ngắn nhất, một lóe sáng riêng biệt của ánh sáng siêu cực tím kéo dài chỉ 1,3.10-16s hay 130 phần attosecond (tỉ tỉ giây). Thành tựu này không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu cơ bản mà còn trong các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn: ứng dụng để kiểm soát các phản ứng hóa học…

9. Tia vũ trụ năng lượng cao nhất

Đài Thiên văn Anger nghiên cứu tia vũ trụ khổng lồ đặt ở Argentina, với mạng lưới 1.600 trạm (ghi đo hạt vũ trụ thứ cấp) đặt cách nhau 1,5 km trải đều trên diện tích 3.000km² và 24 kính viễn vọng đặc biệt ghi ánh sáng huỳnh quang. Các nhà nghiên cứu thuộc dự án Anger quốc tế này đã đưa ra kết luận: Các tia vũ trụ (sơ cấp) có năng lượng cao nhất được biết cho đến nay đến quả đất không đẳng hướng, mà chủ yếu đến từ một hướng từ các dãi ngân hà có tâm đang hoạt động mạnh (CAN-Active Galactic Nuclei).

10. Quan sát các cặp đôi đồng (Cu) trong các chất cách điện

Các cặp đôi đồng (Cu) đã từng biết tồn tại trong các mẫu siêu dẫn. Nhưng các nhà vật lý thuộc Đại học Brown đã công bố kết quả thí nghiệm chứng tỏ cặp đôi đồng cũng xuất hiện trong chất cách điện. Các nghiên cứu này có vai trò lớn trong việc chế tạo các linh kiện chất lượng cao cần thiết trong công nghiệp điện tử và chế tạo máy tính.

Nhìn lại 10 thành tựu Vật lý được chọn vào danh sách TOPTEN trên đây có thể hình dung một bức tranh Vật lý thế giới năm 2007 đặc săc với những mảng màu phong phú.

Chiếm một nửa trong danh sách các Topten Vật lý 2007 là những thành tựu vật lý có ý nghĩa lớn đối với đời sống con người, trong lĩnh vực công nghệ hướng đến chế tạo các máy móc điện tử dân dụng hay các loại máy tính siêu đẳng thế hệ mới (các công trình số 1, 2, 3, 8, 10)...

Cũng có những nghiên cứu mang tính “giáo khoa” và tưởng như đơn giản, nhưng thực ra rất tinh tế và khá phức tạp nhằm kiểm nghiệm một định luật có từ mấy trăm năm nay (số 4). Kết quả của các thí nghiệm cũng rất thú vị và có ý nghĩa lớn trong lĩnh vực lịch sử Vật lý.

Bên cạnh những kết quả nghiên cứu đi sâu vào thế giới vi mô ở kích thước nhỏ bé cỡ nanô hoặc bé hơn nữa (số 6, 7, 8), lại có mặt những công trình nghiên cứu vươn tới không gian vũ trụ bao la, ngoài Quả đất (số 5), ngoài Hệ mặt trời, nằm ngoài cả dải Ngân hà (Milky Way) của chúng ta, vươn tới những thiên hà xa xôi (số 9).

Vậy là, trong năm 2007 đang đi qua, Ngành Vật lý vẫn tiếp tục cống hiến cho sự phát triển nền văn minh nhân loại, phục vụ hạnh phúc loài người bằng những thành tựu, những phát minh đầy ấn tượng, có giá trị và ảnh hưởng rộng lớn.

Trần Thanh Minh (Sưu tầm và giới thiệu)