• No products in the cart.

  • LOGIN

Giải nobel vật lý 1960

Giải nobel vật lý 1960

Donald Arthur Glaser (1926-)

Giải Nobel Vật lý năm 1960 được trao cho giáo sư người Mỹ Donald Arthur Glaser tại Đại học California ở Berkeley (California, Mỹ) “do phát minh ra buồng bọt”.

Donald Arthur Glaser sinh ngày 21 tháng 9 năm 1926 tại Cleveland (Ohio, Mỹ). Cha ông là William J. Glaser và hành nghề kinh doanh. Mẹ ông là Lena. Ông học phổ thông tại các trường công ở vùng cao Cleveland thuộc Ohio và tốt nghiệp đại học ngành vật lý và toán học tại Viện Công nghệ Case năm 1946. Nghiên cứu ban đầu của ông đã được mô tả trong luận văn tốt nghiệp của ông. Trong bản luận văn này, ông sử dụng phương pháp nhiễu xạ điện tử để nghiên cứu các tính chất của các màng kim loại mỏng tạo thành qua sự bay hơi lên trên các nền kim loại tinh thể.

Sau một thời gian ngắn làm giáo viên toán tại Viện Công nghệ Case vào mùa xuân năm 1946, ông bắt đầu làm nghiên cứu sinh tại Viện Công nghệ California vào mùa thu năm 1946 và bảo vệ luận án tiến sĩ vào mùa thu năm 1949. Glaser nhận bằng tiến sĩ vật lý và toán chính thức vào năm 1950. Đề tài luận án của ông là một nghiên cứu thực nghiệm về phổ xung lượng của tia vũ trụ có năng lượng cao và các meson ở mức nước biển.

Từ mùa thu năm 1949 Glaser là giảng viên tại khoa Vật lý của Đại học Michigan và trở thành giáo sư của trường này vào năm 1957. Năm 1959 ông là giáo sư vật lý tại Đại học California ở Berkeley. Quan tâm nghiên cứu chính của ông trong thời gian này là vật lý hạt cơ bản, đặc biệt là các hạt lạ. Ông xem xét các kỹ thuật thực nghiệm khác nhau mà chúng dường như có ích cho nghiên cứu của ông và xây dựng một số các buồng ngưng tụ khuếch tán và các máy đếm tia lửa tấm song song (parallel-plate spark counter) trước khi bắt đầu phát triển các ý tưởng mà chúng dẫn đến phát minh buồng bọt năm 1952. Từ đó, ông tập trung nghiên cứu phát triển các loại buồng bọt khác nhau cho các thực nghiệm trong vật lý hạt nhân năng lượng cao. Ông còn tiến hành các thực nghiệm về các hạt cơ bản trên thiết bị Cosmotron của Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven ở New York và thiết bị Bevatron của Phòng thí nghiệm Phóng xạ Lawrence ở California. Các thực nghiệm này cung cấp thông tin về thời gian sống, chế độ phân rã và spin của hyperon L0, meson K0 và hyperon S0cũng như các tiết diện vi phân đối với sự phát sinh của các hạt này bởi các pion.

Các thực nghiệm khác đem lại thông tin về sự tán xạ pion-proton, sự phân rã hyperon không lepton và sự phân rã meson K dương.

Glaser thực hiện tất cả các thực nghiệm và phát triển kỹ thuật này trong vòng sáu năm với sự cộng tác với các nghiên cứu sinh và cộng sự của ông tại Đại học Michigan và Đại học California ở Berkeley như J. Brown, H. Bryant, R. Burnstein, J. Cronin, C. Graves, R. Hartung, J. Kadyk, D. Meyer, M. Perl, D. Rahn, B. Roe, L. Roellig, D. Sinclair, G. Trilling, J. van der Velde, J. van Putten và T. Zipf.

Các nghiên cứu nói trên được sự hỗ trợ ban đầu của Đại học Michigan và sau đó là Liên đoàn Khoa học Quốc gia và Hội đồng Năng lượng nguyên tử Mỹ.

Donald Arthur Glaser đã được trao tặng nhiều phần thưởng và danh hiệu cao quí như Giải thưởng Henry Russell năm 1953 của Đại học Michigan vì sự xuất sắc trong giảng dạy và nghiên cứu, Giải thưởng Charles Vernon Boys năm 1958 của Hội Vật lý London vì sự xuất sắc trong vật lý thực nghiệm, Giải thưởng năm 1959 của Hội Vật lý Mỹ (tài trợ của Hãng máy bay Hughes) do những đóng góp cho vật lý thực nghiệm. Năm 1959 ông là tiến sĩ khoa học danh dự của Viện Công nghệ Case.

Năm 1960 (năm Glaser được trao Giải Nobel Vật lý) Glaser cưới vợ là Ruth Bonnie Thompson.

Chắc chắn là tất cả chúng ta thường chiêm ngưỡng những vệt trắng đẹp đẽ trên bầu trời xanh ở phía sau máy bay đang chuyển động. Những vệt này tạo ra từ những giọt nước rất nhỏ mà chúng ngưng tụ thành mây. Nhờ có mây này, người ta có thể theo dõi một cách đầy đủ chi tiết về từng chuyển động do máy bay tạo ra. Một phương pháp thị giác tương tự đã được sử dụng trong vật lý hạt nhân để theo dõi chuyển động của các hạt nguyên tử riêng biệt qua một chất khí. Nó chính là “buồng mây” nổi tiếng. Buồng này do nhà vật lý Anh C. T. R. Wilson phát minh và nhờ đó Wilson đã được trao Giải Nobel Vật lý năm 1927. Buồng Wilson đóng một vai trò quan trọng trong vật lý hạt nhân. Có một mối liên quan nào đó giữa buồng Wilson và buòng bọt của Glaser. Theo nguyên lý hoạt động của buồng Wilson, một hạt nguyên tử sinh ra trên đường đi của nó những phần tử tích điện gọi là các ion. Nếu hạt nguyên tử đi qua một buồng khí chứa hơi nước quá bão hòa, các ion có chức năng như các tâm ngưng tụ và các giọt nước nhỏ tạo thành dọc theo đường đi của hạt giống như trong trường hợp của vệt hơi phía sau máy bay. Hơi nước quá bão hòa đã được làm đổi hướng ở một thời điểm lựa chọn thích hợp bằng cách cho phép chất khí trong buồng dãn ra nhanh chóng nhờ một pittông di động ở đáy buồng. Nếu đồng thời có một đèn nháy chiếu sáng chất khí ở trong buồng, vết mây tạo ra do sự dãn nở của buồng sau khi hạt đi qua có thể được chụp ảnh. Người ta có thể chụp ảnh các quá trình như  sự phân rã nguyên tử, sự tổng hợp hạt nhân và các tia vũ trụ. Đó thực sự là một phát minh kỳ diệu, đặc biệt nếu người ta xem xét đến thực tế là các hạt nguyên tử mà người ta có thể nhìn thấy chúng theo cách tinh vi này không lớn hơn 10-11 milimet.

Buồng Wilson chắc chắn đóng một vai trò rất quan trọng trong vật lý hạt nhân, đặc biệt là trong những năm 1930 mà nó được xem như “thời hoàng kim của vật lý hạt nhân” và không nghi ngờ gì nữa buồng Wilson đã góp phần tạo ra những phát minh vật lý hạt nhân lớn nhất trong thập kỷ 30 của thế kỷ trước. Buồng Wilson cũng là một thiết bị nghiên cứu lý tưởng thời bấy giờ vì các hạt hạt nhân được quan tâm lúc đó chỉ có thể mô tả bởi các thiết bị nhân tạo đã có từ 20 đến 30 năm trước đó và các thiết bị này chỉ nhìn thấy các hạt có phạm vi cỡ một vài deximet trong chất khí ở áp suất thông thường. Nói cách khác, các hạt có các năng lượng cỡ hàng triệu von và không khó trong việc sử dụng các buồng Wilson mà chúng đủ lớn để có thể chụp ảnh các đường đi của tất cả các hạt tới dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng cũng như tất cả các phản ứng hạt nhân khả dĩ mà chúng có đủ chỗ để xảy ra trong buồng Wilson.

Tình hình hoàn toàn khác trong vật lý hạt nhân hiện nay. Bây giờ các máy gia tốc hạt sẵn có với các năng lượng lên tới 25 tỷ von. Chẳng hạn như máy gia tốc tại Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu CERN ở Geneva. Các năng lượng mà các hạt có thể có được hiện nay lớn gấp 1 000 lần so với các năng lượng mà các hat có được trước đây. Để có thể ghi được các hạt như thế trong toàn bộ khoảng thời gian bay của chúng người ta buộc phải sử dụng buồng Wilson với kích thước không tưởng tượng được lên tới 100 met hoặc hơn. Rõ ràng là cần phải sử dụng một môi trường khác với chất khí để có thể làm cho các hạt như thế dừng lại. Donald Glaser đã thành công trong việc giải quyết vấn đề này và “buồng bọt” của ông là thiết bị dùng cho vật lý hạt nhân năng lượng cao tương ứng với buồng Wilson dùng cho vật lý năng lượng thấp. Chúng ta đã biết rằng một phản hạt là “sự nghịch đảo” của một hạt hay là “ảnh gương” của hạt. Người ta có thể nói rằng buồng bọt của Glaser là một phản buồng Wilson. Các vết hạt trong buồng của Glaser gồm có các bọt khí nhỏ trong một chất lỏng.

Điều gì xảy ra khi người ta mở nắp của một bình nước soda? Theo cách này chúng ta sẽ hiểu được suy nghĩ của Glaser từ thời điểm ông bộc lộ ý tưởng ban đầu hướng tới phát minh buồng bọt. Nếu chúng ta làm giảm áp suất trong bình bằng cách mở nắp bình, từ chất lỏng sinh ra các bọt. Các bọt thích đến từ các điểm nào đó mà chúng dùng làm các tâm cho sự phát triển bọt. Bước tiếp theo trong suy nghĩ của Glaser là thay cho bìmh nước soda ông dùng một chất lỏng mà nó được làm nóng đến một nhiệt độ gần nhiệt độ sôi của nó và nó được chứa ở trong buồng. Nếu áp suất nhanh chóng giảm từ phía trên chất lỏng chẳng hạn bằng cách sử dụng một pittông di động, chất lỏng sẽ có xu hướng tiến đến sự sôi. Nhờ một cách nào đó, người ta có thể duy trì chất lỏng trong trạng thái quá nhiệt không bền vững này mà không xảy ra sự sôi. Tuy nhiên, một nhiễu loạn nhỏ nhất trong chất lỏng sinh ra sự sôi tức thời giống như khi mở nắp bình nước soda. Theo ý tưởng của Glaser, một hạt nguyên tử khi đi qua chất lỏng sẽ có khả năng kích thích sự sôi bởi các ion mà chúng do hạt nguyên tử sinh ra dọc theo đường đi của nó và chúng tác động như các tâm phát triển bọt. Nếu sau đó tiến hành chụp ảnh chất lỏng quá nhiệt ngay sau khi một hạt nguyên tử đi qua, người ta có thể quan sát thấy đường đi của hạt mà theo sau nó có các bọt nhỏ. Tất nhiên, cần chụp ảnh rất nhanh vì ngay sau đó vết bọt sẽ suy biến thành sự sôi chung của chất lỏng. Đó là ý tưởng đúng đắn của Glaser và khi tiến hành nghiên cứu theo kế hoạch một cách có hệ thống, ông đã chế tạo thành công buồng bọt nhạy phóng xạ đầu tiên vào năm 1952. Mặc dù nguyên lý hoạt động của buồng bọt do Glaser phát minh có thể được xem là đơn giản, Glaser phải bỏ công sức nhiều năm nghiên cứu phát triển đầy khó khăn trước khi có một phát minh hoàn chỉnh.

Khá sớm sau khi Glaser công bố các ý tưởng và kết quả thực nghiệm đầu tiên của mình, một vài nhà khoa học nhận ra rằng một cái gì đó quan trọng sẽ đến với nghiên cứu của ông. Một vài nhà khoa học khác cũng có những đóng góp quan trọng cho định dạng thực tế của các loại buồng bọt khác nhau nhưng Glaser mới là người có những đóng góp quan trọng nhất. Để làm cho buồng bọt của mình hoạt động, Glaser buộc phải xem xét hiện tượng vật lý của sự tạo thành bọt cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm. Chỉ một sự sắp xếp có hệ thống nhằm nghiên cứu một vấn đề hoàn chỉnh mới dẫn đến lời giải.

Kích thước của buồng bọt ngày càng tăng lên. Bộ chứa thủy tinh nhỏ đầu tiên của Glaser với kích thước một vài xangtimet và chưa đầy ete thông thường đã liên tục phát triển đến các kích thước lớn khác thường. Buồng lớn nhất hiện nay dài 2 met, rộng và sâu 0,5 met và chứa hyđro lỏng mà nó được làm ngưng tụ bởi một thiết bị làm lạnh lớn nhằm cung cấp các nhiệt độ ở lân cận không độ tuyệt đối. Buồng lỏng lớn nhất này được bao quanh bởi một nam châm điện mạnh mà nó có khả năng uốn cong đường đi của các hạt sao cho các vết bọt mờ nhạt cong ít. Theo cách này, người ta có thể nhận dạng các hạt nguyên tử chưa biết khi chúng chuyển qua buồng với vận tốc rất gần với vận tốc ánh sáng. Buồng bọt lớn cũng có một thiết bị tính toán và đọc tự động rất phức tạp mà nó gửi thông tin từ các vết trong buồng bọt vào một máy tính lớn để xử lý. Phần lắp đặt này có tên gọi đặc trưng là”Frankenstein”.

Buồng bọt của Glaser là một thiết bị khoa học cần thiết để khai thác các máy gia tốc nguyên tử khổng lồ ở các trung tâm nghiên cứu nguyên tử ở Mỹ, Tây Âu và Nga. Các nhóm nghiên cứu lớn tìm kiếm các hạt lạ mới mà chúng được sinh ra, biến đổi và mất đi khi chùm phát ra từ các máy gia tốc được hướng vào buồng bọt.

Phát minh buồng bọt của Donald Arthur Glaser đã mở ra một thế giới mới đối với khoa học hạt nhân. Chúng ta có thể quan sát thấy tất cả các quá trình lạ mà chúng xảy ra khi các chùm năng lượng cao từ các máy gia tốc được hướng vào buồng bọt. Một lượng thông tin lớn đã thu được bằng cách này và nhiều phát minh quan trọng chắc chắn sẽ sinh ra trong một tương lai gần bằng phương pháp của Glaser.

February 11, 2012

0 responses on "Giải nobel vật lý 1960"

Leave a Message

Your email address will not be published.

inPhysic is an online education site which imparts knowledge and skills to million of users worldwide.

280 an dương vương, phường 4 quận 5,  Hồ Chí Minh
0976 905 317
[email protected] | [email protected] | [email protected]

Top Categories

january, 2021

No Events

top
X