(CAO) Giải Nobel Vật lý năm 2023 được trao cho một nhóm các nhà khoa học đã tạo ra một kỹ thuật đột phá sử dụng tia laser để bắt được những chuyển động cực nhanh của các electron mà trước đây được cho là không thể theo dõi được.
Ủy ban Nobel cho biết Pierre Agostini, Ferenc Krausz và Anne L'Huillier “đã chứng minh được cách tạo ra các xung ánh sáng cực ngắn có thể dùng để đo các quá trình nhanh chóng trong đó các electron chuyển động hoặc thay đổi năng lượng”.
Uỷ ban ca ngợi những người đoạt giải vì đã mang lại cho “nhân loại những công cụ mới để khám phá thế giới điện tử bên trong nguyên tử và phân tử”.
Chuyển động của các electron bên trong nguyên tử và phân tử nhanh đến mức chúng được đo bằng atto giây – một đơn vị thời gian ngắn gần như không thể hiểu được.
Bob Rosner, chủ tịch Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ cho biết những chuyển động này “xảy ra nhanh đến mức thông thường chúng ta không biết chúng thực sự xảy ra như thế nào hoặc trình tự các sự kiện là gì”. Nhưng công trình của những người đoạt giải Nobel năm nay đã giúp các nhà khoa học có thể quan sát những chuyển động này diễn ra như thế nào.
Ba người chiến thắng đã sử dụng tia laser chính xác để tạo ra những chùm ánh sáng cực ngắn. L'Huillier, giáo sư tại Đại học Lund ở Thụy Điển, đã phát hiện ra một hiệu ứng mới từ sự tương tác của ánh sáng laser với các nguyên tử trong chất khí. Agostini, giáo sư tại Đại học bang Ohio, Mỹ và Krausz, giáo sư tại Viện Quang học Lượng tử Max Planck ở Đức, sau đó đã chứng minh rằng hiệu ứng này có thể được sử dụng để tạo ra các xung ánh sáng ngắn hơn trước đây.
L'Huillier là người phụ nữ thứ năm giành được giải Nobel vật lý kể từ khi giải thưởng này được thành lập vào năm 1901, cho biết bà đang dạy một lớp thì nhận được cuộc gọi từ Stockholm sáng nay.
L'Huillier nói với Hans Ellegren, tổng thư ký của Viện Hàn lâm khoa học hoàng gia Thụy Điển, trong cuộc họp báo: “Nửa giờ cuối cùng trong bài giảng của tôi hơi khó thực hiện”.
Ba nhà khoa học được trao Nobel vật lý 2023
Ủy ban cho biết, các thí nghiệm của bộ ba với tia laser đã cho phép họ “ghi lại những khoảnh khắc ngắn nhất”.
Ủy ban giải thích: Giống như mắt thường của con người không thể phân biệt được nhịp đập riêng lẻ của cánh chim ruồi, cho đến khi có bước đột phá này, các nhà khoa học vẫn chưa thể quan sát hoặc đo lường các chuyển động riêng lẻ của một electron. Các chuyển động nhanh chóng mờ đi cùng nhau, khiến cho các sự kiện cực ngắn không thể quan sát được.
Ủy ban cho biết: “Sự kiện diễn ra càng nhanh thì bức ảnh cần được chụp càng nhanh nếu muốn ghi lại khoảnh khắc. Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho việc cố gắng chụp nhanh chuyển động của các electron”.
Khi được hỏi về những ứng dụng tiềm năng trong nghiên cứu của mình, L’Huillier cho biết ứng dụng đầu tiên là “để thực sự hiểu khi chúng ta nhìn vào các electron và xem xét các đặc tính của chúng”.
“Cái thứ hai thực tế hơn nhiều và nó sắp ra mắt. Bức xạ mà chúng tôi tạo ra cũng hữu ích cho ngành công nghiệp bán dẫn như một công cụ tạo ảnh. Vì vậy, điều này cũng sắp có ứng dụng thực tế” - L’Huillier nói.
Mọi thứ trên thế giới – chất khí, chất rắn, chất lỏng – đều được tạo thành từ các nguyên tử, chứa một hạt nhân với các electron quay xung quanh nó. Olle Eriksson, giáo sư lý thuyết từ tính tại Đại học Uppsala ở Thụy Điển và là thành viên ủy ban trao giải vật lý năm nay, đã so sánh nguyên tử với những con ruồi bay lượn quanh một khối đường.
“Trong thang thời gian Atto giây, thời gian như đứng yên, mọi thứ đều cố định, ngoại trừ các electron, và vì vậy thứ duy nhất bạn nhìn thấy là chuyển động của những con ruồi (electron) đó chứ không phải bản thân các khối đường. Điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu các electron chứ không phải thứ gì khác và các electron là những chất chịu trách nhiệm cho mọi liên kết hóa học” - ông giải thích.
Kỹ thuật này không cho phép nhà khoa học nhìn thấy trực tiếp các electron nhưng hoạt động giống như ánh sáng nhấp nháy để ghi lại hình ảnh thứ gì đó chuyển động nhanh, cho phép các nhà khoa học đo các thuộc tính khác nhau của các hạt hạ nguyên tử mang điện tích.
Michael Moloney, giám đốc điều hành của Viện Vật lý Hoa Kỳ cho biết phát hiện này đã “mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới về vũ trụ của chúng ta. Bạn có thể gửi một xung vào vật liệu, một xung rất ngắn và hết xung này đến xung khác. Và điều đó cho phép bạn xem điện tích (electron) chuyển động như thế nào giữa các phân tử và bên trong phân tử, đồng thời thực sự hiểu được nền tảng của tất cả các phản ứng hóa học và vật lý. Đây là một thời điểm biến đổi khác trong vật lý và khoa học, nơi mà một (cách) hoàn toàn mới để thăm dò vũ trụ đã được mở ra nhờ công trình của ba nhà vật lý này” - Moloney nói thêm.
(CAO) Giải Nobel về y học năm nay đã được trao cho Katalin Karikó và Drew Weissman vì công trình nghiên cứu của họ về vắc xin mRNA, loại vắc xin có vai trò quan trọng trong việc hạn chế sự lây lan của Covid-19.