• No products in the cart.

  • LOGIN

Nobel Vật lí 1961

Giải nobel vật lý 1961

Robert Hofstadter (1915-1990)

và Rudolf L. Moesbauer (1929-)

Giải Nobel Vật lý năm 1961 được trao cho giáo sư người Mỹ Robert Hofstadter tại Đại học Stanford ở Stanford (California, Mỹ) “do những nghiên cứu tiên phong của ông về tán xạ điện tử trong hạt nhân nguyên tử và những phát minh của ông đạt được bằng cách đó liên quan đến cấu trúc của các nucleon” và giáo sư người Đức Rudolf L. Moessbauer tại Đại học Kỹ thuật (Technische Hochschule) Munich và Viện Công nghệ California ở Pasadena (California, Mỹ) “do các nghiên cứu của ông liên quan đến sự hấp thụ cộng hưởng của bức xạ gamma và phát minh của ông về hiệu ứng mang tên ông có liên quan tới nó”.

Robert Hofstadter sinh ngày 5 tháng 2 năm 1915 ở New York (Mỹ). Cha mẹ ông là Louis Hofstadter và Henrietta Koenigsberg.

Hofstadter học phổ thông và đại học ở thành phố New York. Ông tốt nghiệp đại học năm 1935 từ Cao đẳng thành phố New York.

Khi tốt nghiệp đại học, Hofstadter được trao Giải thưởng toán học và vật lý Kenyon và sau đó ít lâu ông được trao học bổng Coffin của Hãng General Electric. Ông học sau đại học ngành vật lý tại Đại học Princeton từ năm 1935 đến năm 1938 và nhận được cả bằng thạc sĩ và tiến sĩ chuyên ngành năm 1938. Đề tài luận án tiến sĩ của ông có liên quan đến quang phổ hồng ngoại của các phân tử hữu cơ đơn giản và đặc biệt có liên quan đến việc làm sáng tỏ một phần cấu trúc của “liên kết hyđro”. Trong những năm 1938-1939 ông được cấp học bổng Procter để thực tập sau tiến sĩ tại Đại học Princeton. Vào thời gian này, ông bắt đầu nghiên cứu hiện tượng quang dẫn trong các tinh thể willemite. Công trình này dẫn đến phát minh của ông cùng với R. Herman về các dòng tối khởi động (warm-up dark current) mà chúng chứng tỏ sự tồn tại của các trạng thái bẫy trong các tinh thể. Năm 1939 Hofstadter nhận được học bổng Harrison làm việc tại Đại học Pennsylvania và tại đây ông giúp đỡ xây dựng một máy Van de Graaff lớn để nghiên cứu hạt nhân. Tại Pennsylvania, lần đầu tiên ông gặp L. I. Schiff – người bạn và đồng nghiệp của ông trong nhiều năm.

Trong những năm chiến tranh, Hofstadter lúc đầu làm việc tại Cục Tiêu chuẩn Quốc gia và sau đó tại Liên đoàn Phòng thí nghiệm Norden. Ông rời khỏi ngành công nghiệp vào cuối chiến tranh để trở thành trợ lý giáo sư vật lý tại Đại học Princeton. Tại Princeton, ông tiến hành các nghiên cứu về các bộ đếm dẫn tinh thể, hiệu ứng Compton và các bộ đếm nhấp nháy. Năm 1948 ông phát hiện thấy rằng iodua natri bị kích hoạt bởi tali tạo ra một bộ đếm nhấp nháy tuyệt vời. Năm 1950 ông cùng với J. A. Mcintyre đã chỉ ra rằng các tinh thể tạo thành từ vật liệu này cung cấp các thiết bị đo năng lượng đặc biệt đối với các tia gamma và các hạt năng lượng cao và do đó có thể được sử dụng như là các quang phổ kế bổ sung cho các bộ đếm tia gamma và hạt có hiệu suất cao.

Năm 1950 Hofstadter rời khỏi Princeton để trở thành phó giáo sư vật lý tại Đại học Stanford  và ở đó ông xây dựng một chương trình về sự tán xạ của các điện tử có năng lượng cao từ  máy gia tốc thẳng do W. W, Hansen phát minh. Khi đó máy gia tốc này đang được xây dựng. Trong khi xây dựng thiết bị cho các thực nghiệm tán xạ điện tử, ông tiếp tục nghiên cứu các bộ đếm nhấp nháy và phát triển các bộ dò mới đối với các neutron và tia X. Các bộ đếm Cerenkov (TlCl) hữu ích và các bộ đếm vô cơ (CsF) cao tốc đã được phát minh ở Stanford. Các nghiên cứu khác của Hofstadter trong những năm đầu ông ở Stanford có liên quan đến các tia vũ trụ và các dòng thác sinh ra bởi các điện tử cao tốc.

Sau năm 1953 các phép đo tán xạ điện tử trở thành quan tâm chính của Hofstadter. Cùng với các học trò và cộng sự của mình, ông nghiên cứu sự phân bố điện tích trong hạt nhân nguyên tử và sau đó là các phân bố điện tích và momen từ trong proton và neutron. Phương pháp tán xạ điện tử đã được sử dụng để tìm ra kích thước và các thông số chiều dày bề mặt của hạt nhân. Trong những năm 1954-1957 ông thu được nhiều kết quả quan trọng đối với proton và neutron. Từ năm 1957 ông chú ý đến việc tạo ra các nghiên cứu chính xác hơn về các thừa số dạng của nucleon.

Năm 1958 Hofstadter được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ và là nhà khoa học nổi bật năm 1959 của California. Ông cũng là thành viên Guggenheim trong những năm 1958-1959. Hofstadter đã từng làm việc một năm tại Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu CERN ở Geneva (Thụy Sĩ).

Năm 1942 Hofstadter cưới vợ là Nancy Givan người Baltimore (Maryland) và vợ chồng ông có một con trai là Douglas và hai con gái là Laura và Mary.

Rudolf Ludwig Mossbauer sinh ngày 31 tháng 1 năm 1929 tại Munich. Cha mẹ của ông là Ludwig Mossbauer và Erna (née Ernst). Ông học ở trường trung học phi cổ điển (Oberschule) ở Munich-Pasing và tốt nghiệp phổ thông năm 1948. Sau khi làm việc một năm tại các phòng thí nghiệm công nghiệp, ông bắt đầu học vật lý tại Đại học Kỹ thuật Munich năm 1949 và vượt qua kỳ thi bậc trung cấp của trường này năm 1952. Trong những năm 1953 và 1954 ông đã hoàn thành luận án tốt nghiệp đại học tại Phòng thí nghiệm vật lý ứng dụng của Đại học Kỹ thuật Munich và đồng thời làm trợ giảng tại Viện Toán học của trường này. Từ năm 1955 đến năm 1957 ông làm nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn của giáo sư Maier-Leibnitz tại Đại học Kỹ thuật Munich và thực hiện một loạt nghiên cứu tại Viện Vật lý thuộc Viện Nghiên cứu Y học Max Planck ở Heidelberg, trong đó ông tiến hành quan sát thực nghiệm đầu tiên về hiện tượng hấp thụ cộng hưởng hạt nhân giật lùi (recoilless nuclear resonance absorption). Tháng 1 năm 1958 ông nhận được bằng tiến sĩ và sau đó cùng năm cũng tại Viện Max Planck ở Heidelberg ông đưa ra chứng cớ thực nghiệm trực tiếp về sự tồn tại hấp thụ cộng hưởng hạt nhân giật lùi. Năm 1959 ông là trợ lý nghiên cứu tại Đại học Kỹ thuật Munich. Năm 1960 Mossbauer nhận lời mời đến làm việc tại Viện Công nghệ California ở Pasadena (Mỹ) và ở đó ông tiếp tục các nghiên cứu của mình về sự hấp thụ gamma với tư cách nghiên cứu viên và sau đó là nghiên cứu viên cao cấp. Năm 1961 ông được bổ nhiệm là giáo sư vật lý của Viện Công nghệ Californuia.

Từ năm 1953 nghiên cứu chính của ông tập trung vào sự hấp thụ tia gamma trong vật chất, đặc biệt là nghiên cứu hấp thụ cộng hưởng hạt nhân. Điều đó dẫn đến phát minh hấp thụ cộng hưởng hạt nhân giật lùi và giải thích lý thuyết của ông. Về sau ông nghiên cứu các vấn đề của vật lý hạt nhân và vật lý chất rắn bằng cách áp dụng các phương pháp đã được thiết lập từ trước.

Công trình của Mossbauer về sự hấp thụ cộng hưởng hạt nhân giật lùi đã nhận được các giải thưởng như Giải thưởng của Hội đồng nghiên cứu New York (1960), Giải thưởng Rontgen của Đại học Giessen(1961) và Huy chương Elliot Cresson của Viện Franklin (1961).

Mossbauer cưới vợ là Elisabeth (née Pritz) và vợ chồng ông có hai con là Peter và Regine.

Từ phát minh hạt nhân nguyên tử của Rutherford hơn 90 năm trước đây, một trong những vấn đề vật lý cơ bản nhất cần nghiên cứu là nó có cấu tạo như thế nào. Người ta có thể đã tìm ra câu trả lời cho câu hỏi này khi một thời gian ngắn sau năm 1930 người ta phát hiện một hạt trung hòa gọi là neutron mà nó gần như có cùng khối lượng với hạt nhân của hyđro là proton. Một lý thuyết đối với hạt nhân nguyên tử đã được đề xuất, trong đó các hạt nhân bao gồm các proton và neutron 9 gọi chung là các nucleon). Một vài năm sau đó, Yukawa đưa ra một lý thuyết về các lực tương tác giữa các nucleon. Theo lý thuyết của Yukawa, người ta có thể hi vọng rằng cũng có một cấu trúc bên trọng phức tạp.

Giáo sư Robert Hofstadter đã phát triển một phương pháp thực nghiệm mới để nghiên cứu cấu trúc bên trong của hạt nhân nguyên tử kết hợp và các nucleon đơn. Phương pháp của ông là dùng các điện tử có năng lượng rất cao để bắn phá hạt nhân nguyên tử. Các điện tử có thể xuyên vào hạt nhân nguyên tử và khi đó bị lệch đi bởi tác dụng của các lực điện và từ mạnh ở bên trong hạt nhân. Bằng cách tách các điện tử tán xạ với các năng lượng khác nhau ở trong các máy quang phổ từ và sau đó đo số điện tử bị lệch tới mỗi một hướng riêng, Hofstadter đã thành công trong việc thu được sự hiểu biết tường tận về sự phân bố điện tích trong hạt nhân. Đối với các nucleon, ông cũng thu được các kết quả quan trọng liên quan đến sự phân bố momen từ của chúng.

Phương pháp thực nghiệm do Hofstadter sử dụng có liên quan với các nguyên lý của kính hiển vi điện tử thông thường. ở đây, các khả năng quan sát các chi tiết tăng lên nhờ việc tăng điện áp dùng để gia tốc các điện tử. Vì các kích thước của hạt nhân nguyên tử vào cỡ một phần mười tỷ của một xentimet, Hofstadter cần phải tìm cấu trúc của các hạt nhân để bắn phá chúng bằng các điện tử có năng lượng rất cao. Năng lượng cao nhất đã sử dụng tương đương với một điện áp gia tốc gần một tỷ von. Khi Hofstadter bắt đầu công việc của mình tại Đại học Stanford năm 1950, ở đó người ta đã xây dựng một máy gia tốc thẳng và máy gia tốc này cung cấp cho các điện tử năng lượng nói trên. Hofstadter đã lắp đặt  một thiết bị thí nghiệm phức tạp nhằm tạo ra khả năng tiến hành các phép đo tán xạ với độ chính xác đòi hỏi. Với kỹ năng thực nghiệm rất khéo léo, ông đã đạt được độ chính xác cao mặc dù kích thước thiết bị rất lớn.

Các kết quả của Hofstadter chủ yếu đã mở ra những khía cạnh mới về các tính chất của các nucleon. Các nghiên cứu của ông tạo ra một công trình tiên phong mà nó sau đó được xác nhận bởi các thực nghiệm tương tự tại Đại học Cornell. Các máy gia tốc điện tử sẽ giúp làm tăng hiểu biết của chúng ta trong lĩnh vực này.

Các nghiên cứu của giáo sư Rudolf Mossbauer liên quan đến sựphát xạ và hấp thụ của bức xạ gamma bởi hạt nhân nguyên tử. Bức xạ này cùng loại với ánh sáng và các sóng rađiô. Chúng ta đều biết rằng các sóng rađiô tới chỉ có thể thu được nếu bộ thu được chỉnh tới cùng tần số với bộ phát. Khi đó xảy ra sự cộng hưởng. Từ lâu người ta cố gắng quan sát hiện tượng tương ứng đối với hạt nhân mà nó được gọi là “sự hấp thụ cộng hưởng”. Phương pháp này cho phép bức xạ gamma từ một loại hạt nhân nào đó tác động lên hạt nhân khác cùng loại. Tuy nhiên, có một chút khó khăn liên quan đến thực nghiệm này. Bức xạ gamma có thể được xem như do các hạt cấu thành. Khi phát một hạt gamma, nguyên tử bị giật lùi và do đó năng lượng và tần số của bức xạ gamma giảm đi. Cùng một hiện tượng xảy ra khi hạt gamma bị hấp thụ trong các hạt nhân nhận. Sự cộng hưởng sẽ hoàn toàn bị phá hủy nếu sự thay đổi tần số không được bù đắp. Người ta đã biết đến điều đó trước công trình của Mossbauer. Ông đã phát hiện ra bằng thực nghiệm và cũng chứng tỏ bằng lý thuyết rằng đối với các nguyên tử trong một vật rắn, một phần bức xạ đáng kể có thể phát ra mà không có sự thay đổi tần số và nhờ đó có thể nghiên cứu trực tiếp sự hấp thụ cộng hưởng. Mossbauer đã công bố phát minh này năm 1958. Vì bề rộng rất nhỏ của các vạch gamma, sự cộng hưởng rất rõ và theo Mossbauer nó có thể bị ảnh hưởng và cuối cùng bị ngăn chặn bởi hiệu ứng Doppler nếu nguồn hoặc bộ hấp thụ đối với bức xạ gamma bị di chuyển. Các vận tốc đòi hỏi phụ thuộc vào độ nét của vạch gamma và có thể nhỏ cỡ một vài milimet trong một giờ.

Phát minh của Mossbauer nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Rất nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới bắt đầu nghiên cứu hiệu ứng Mossbauer. Nhờ đó, có thể xác minh ngay trong phòng thí nghiệm các hệ quả cơ bản trong thuyết tương đối của Einstein. Các áp dụng quan trọng khác phụ thuộc vào sự tách và sự dịch chuyển của các mức năng lượng hạt nhân mà chúng xảy ra trong các vật rắn do ảnh hưởng môi trường xung quanh. Nhiều hiện tượng thuộc loại này mặc dù nhỏ bé vẫn có thể được nghiên cứu bằng hiệu ứng Mossbauer. Nhờ cách này, người ta có thể thu được thông tin quan trọng nhất về các tính chất của các chất rắn.

Mossbauer có được phát minh của mình khi ông nghiên cứu sự hấp thụ cộng hưởng theo đề nghị của giáo sư Maier-Leibnitz ở Munchen. Khi đó ông thu được một số kết quả bất ngờ. Sau đó, ông nghiên cứu các kết quả này một cách có hệ thống và điều đó dẫn đến phát minh của ông.

Trong các nghiên cứu tiên phong của Hofstadter về các hạt nhân nguyên tử và các nucleon đơn, ông đã phát hiện ra đặc tính cấu trúc của chúng và điều này có tầm quan trọng đặc biệt để hiểu rõ hầu hết các hệ nhỏ không thể tưởng tượng được. Công trình của ông được đặc trưng bởi độ chính xác hiếm khi đạt được trước đó trong vật lý năng lượng cao. Ông đã đạt được độ chính xác này bằng cách liên tục cải tiến các phương pháp và thiết bị của mình. Các kết quả của ông đã thúc đẩy việc phát minh ra các hạt cơ bản mới mà chúng được xem như là rất quan trọng để hiểu rõ các lực tác động trong hạt nhân nguyên tử.

Trong khi nghiên cứu theo đề tài luận án tiến sĩ của mình, Mossbauer đã phát hiện ra một hiệu ứng bất ngờ mà bây giờ nó mang tên ông. Ông đã giải thích hiệu ứng này cả về mặt thực nghiệm và lý thuyết. Nhờ đó, ông đã chế tạo ra một thiết bị có tầm quan trọng đặc biệt trong nhiều lĩnh vực vật lý và thiết bị này đã được sử dụng trong nhiều phòng thí nghiệm vật lý. Bằng phát minh của Mossbauer, có thể kiểm tra một cách chính xác nhiều hiện tượng quan trọng trước đó vượt ra ngoài hoặc ở giới hạn độ chính xác có thể đạt được của các phép đo.

Tác giả bài viết: PGS. TS. Nguyễn Quang Học

February 11, 2012

0 responses on "Nobel Vật lí 1961"

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