• No products in the cart.

  • LOGIN

nobel vật lý 1975

nobel vật lý 1975

Aage Niels Bohr (1922-),

Ben Roy Mottelson (1926-)

và Leo James Rainwater (1917-1986)

Giải Nobel Vật lý năm 1975 được trao cho giáo sư người Đan Mạch Aage Niels Bohr ở Viện Niels Bohr (Copenhagen, Đan Mạch), giáo sư người Đan Mạch gốc Mỹ Ben Roy Mottelson ở Nordila (Copenhagen, Đan Mạch) và giáo sư người Mỹ Leo James Rainwater ở Đại học Columbia (New York, Mỹ) “do phát minh ra mối liên kết giữa chuyển động tập thể và chuyển động hạt trong hạt nhân nguyên tử và sự phát triển lý thuyết cấu trúc hạt nhân nguyên tử trên cơ sở mối liên kết đó”.

Aage Niels Bohr sinh ngày 19 tháng 6 năm 1922 tại Copenhagen (Đan Mạch). Ông là con trai thứ tư của Niels Bohr và Margrethe Bohr (née Norlund). Lúc ông còn bé, cha mẹ ông sống ở Viện Vật lý lý thuyết (bây giờ là Viện Niels Bohr) và nhiều nhà khoa học nổi tiếng đã đến làm việc với cha ông như Kramers, Klein, Nishina, Heisenberrg, Pauli,… Khi ông khoảng 10 tuổi, cha mẹ ông chuyển đến Carlberg. Ngôi nhà của cha mẹ ông luôn luôn là nơi tụ họp của các học giả và nghệ sĩ nổi tiếng.

A. N. Bohr đến trường năm 12 tuổi và ông học ở Trường trung cao Sortedam. Ông bắt đầu học vật lý tại Đại học Copenhagen năm 1940 (một vài thangsau khi Đức chiếm đóng Đan Mạch). Lúc đó, ông bắt đầu phụ giúp cha minh trong công việc nghiên cứu và cũng đần dần làm quen với các công trình nghiên cứu vật lý của cha mình. Trong những năm này, cha ông nghiên cứu các bài toán vật lý hạt nhân và các bài toán liên quan đến sự xuyên qua vật chất của các hạt nguyên tử.

Tháng 10 năm 1943, cha ông cần bỏ trốn khỏi Đan Mạch để tránh sự bắt giữ của Đức Quốc xã. Toàn bộ gia đình ông đã đến sống ở Thụy Điển. Một thời gian ngắn sau chiến tranh, cha ông đến Anh và ông đi cùng với cha mình. Khi đó cha ông đang quan tâm đến dự án năng lượng nguyên tử. Trước khi ông cùng với cha mình quay trở lại Đan Mạch tháng 8 năm 1945, họ đã từng sống ở London, Washington và Los Alamos. Ông đóng vai trò như là trợ lý và thư ký của cha mình và có cơ hội hàng ngày chia sẻ những ý tưởng với cha mình. Vị trí chính thức của ông là nhân viên tại một phòng nghiên cứu khoa học và công nghiệp ở London.

Khi trở về Đan Mạch, ông đã bảo vệ luận văn thạc sĩ năm 1946. Luận văn thạc sĩ của ông liên quan đến một số khía cạnh của các bài toán dừng nguyên tử.

Mùa xuân năm 1948, ông là một thành viên của Viện Cao học Princeton. Trong một lần đến thăm Đại học Columbia trong giai đoạn này ông đã thảo luận với giáo sư I. I. Rabi và từ đó ông quan tâm đến một hiệu ứng mới được phát hiện trong cấu trúc của đơtơri. Điều đó dẫn đến sự liên kết của ông với Đại học Columbia từ tháng 1 năm 1949 đến tháng 8 năm 1950. Đây là một sự liên kết rất có hiệu quả.

Sau khi ông quay trở lại Copenhagen. ông sớm hợp tác với Ben Mottelson. Ông cùng với Mottelson cùng viết một cuốn sách chuyên khảo gồm 2 tập. Tập I mang tên là “Chuyển động của hạt đơn (Single-Particle Motion)” và công bố năm 1969. Tập II mang tên là “Những biến dạng hạt nhân (Nuclear Deformations”) và công bố năm 1975.

Ông làm việc tại Viện Niels Bohr sau khi hoàn thành việc học đại học của mình. Từ năm 1956 ông là giáo sư vật lý tại Đại học Copenhagen. Sau khi cha ông mất năm 1962, ông thay thế cha mình làm giám đốc Viện Niels Bohr cho đến năm 1970.

Năm 1957 Nordita (Viện Vật lý nguyên tử lý thuyết Nordisk) được thành lập trên cơ sở Viện Niels Bohr và hai viện này phối hợp chặt chẽ với nhau. A. N. Bohr là một thành viên trong ban giám đốc của Nordita từ năm 1957 đến năm 1975 và sau đó là giám đốc của viện này.

Tháng 3 năm 1950 A. N. Bohr cưới vợ là Marietta Soffer ở New York và vợ chồng ông có ba con là Vilhelm, Tomas và Margrethe.

Ben Roy Mottelson sinh ngày 9 tháng 7 năm 1926 tại Chicago (Illinois, Mỹ). Ông là con thứ hai trong ba người con của Goodman Mottelson và Georgia Mottelson (née Blum). Mottelson học tiểu học và trung cao ở làng La Grange ( Illinois). Sau khi tốt nghiệp trường trung cao trong chiến tranh thế giới lần thú II, Hải quân Mỹ gửi ông đến Đại học Purdue để đào tạo sĩ quan ( chương trình V12). Ông tốt nghiệp Đại học Purdue năm 1947 và nhận bằng cử nhân khoa học. Mottelson là nghiên cứu sinh tại Đại học Harvard và ông bảo vệ luận án tiến sĩ năm 1950. Đề tài luận án của ông liên quan đến vật lý hạt nhân và được thực hiện với sự hướng dẫn của giáo sư Julian Schwinger.

B. R. Mottelson thực tập sau tiến sĩ tại Viện Vật lý lý thuyết ở Copenhagen (sau đó đổi tên là Viện Niels Bohr) trong thời gian 1950-1951 nhờ học bổng Sheldon của Đại học Harvard. Một học bổng của Hội đồng Năng lượng Nguyên tử Mỹ cho phép ông tiếp tục nghiên cứu ở Copenhagen trong hơn 2 năm tiếp theo. Sau đó ông được nhận vào nhóm nghiên cứu lý thuyết ở Copenhagen của Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu CERN. Ông là giáo sư tại Viện Vật lý nguyên tử lý thuyết Nordisk ở Copenhagen được thành lập năm 1957. Mùa xuân năm 1959 Mottelson là giáo sư mời tại Đại học California ở Berkeley.

Năm 1948 Mottelson cưới vợ là Nancy Jano và vợ chồng ông có ba con. Ông trở thành công dân Đan Mạch từ năm 1971.

Leo James Rainwater sinh ngày 9 tháng 12 năm 1917 tại một thị trấn nhỏ ở Idaho (Council). Cha mẹ ông chuyển đến đó từ California để quản lý một cửa hàng. Cha ông là một kỹ sư và mất trong đại dịch bệnh cúm năm 1918. Sau đó mẹ ông đưa ông tới Hanford ở thung lũng San Joaquin của California. ở đó mẹ ông cưới chống lần thú hai một ít năm sau đó. Khi học ở trường trung cao, ông giỏi về hóa học, vật lý và toán học. Chủ yếu nhờ vào kết quả trong một cuộc thi hóa học mở rộng ông được nhận vào học tại Viện Công nghệ California ( Cal Tech) và tốt nghiệp đại học ngành vật lý năm 1939. Carl David Anderson là  người hướng dẫn lý thuyết trong nhóm vật lý của Rainwater khi Anderson nhận Giải Nobel và R.A.Milliken là giám đốc của viện này. Rainwater có theo học một khóa học ngắn về sinh học do Thomas Hunt Morgan dạy. Năm 1939 ông là trợ lý giảng dạy vật lý ở Đại học Columbia. Trong hai năm đầu ở Đại học Columbia, ông có các khóa học với I. I. Rabi, Enrrico Fermi, Edward Teller và J. R. Dunning. Fermi khi đó nghiên cứu các bộ phận lắp ráp bộ tiết chế neutron mà nó dẫn đến lò phản ứng hạt nhân hoạt động đầu tiên sau khi nhóm của Fermi chuyển đến Chicago. Dunning, Booth, Slack và Von Grosse đã có những nghiên cứu cơ bản về quá trình khuếch tán khí nhằm làm giàu 235U. Điều đó đã ứng dụng trong các nhà máy làm giàu Oak Ridge và công nghệ làm giàu 235U hiện nay của Mỹ.

Trong chiến tranh thế giới lần II, Rainwater làm việc với W. W. Havens, Jr. và C. S. Wu dưới sự hướng dẫn của tiến sĩ Dunning trong Dự án Manhattan. Ông chủ yếu nghiên cứu quang phổ neutron tạo xung khi sử dụng xyclotron Columbia nhỏ. Rainwater nhận được bằng tiến sĩ sau khi luận án của ông được tuyên bố không còn là bí mật quốc gia nữa vào năm 1946. Ông tiếp tục ở Columbia và trở thành giáo sư vào năm 1950. Tại đây năm 1946 Cơ quan Nghiên cứu Hải quân đã cấp kinh phí xây dựng một xyclotron đồng bộ ( synchrocyclotron) và thiết bị này bắt đầu hoạt động vào đầu năm 1950. Rainwater tham gia vào việc lắp đặt thiết bị này từ lúc đầu và ông sử dụng nó cho nghiên cứu của mình. Nghiên cứu của ông bao gồm quang phổ cộng hưởng neutron, sự phân bố góc của tán xạ pion đàn tính và không đàn tính lên hạt nhân với mô hính quang thích hợp.

Rainwater giảng dạy vật lý hạt nhân hiện đại tại Đại học Columbia từ năm 1948. Đề xuất mô hình vỏ (shell) Maria Mayer năm 1949 là một thành tựu lớn. Rainwater tin rằng một mô hình vỏ hạt nhân sẽ cung cấp một cách tiếp cận đúng đắn nhằm xác định cấu trúc hạt nhân. Kết hợp với những phát triển trong cách giải thích liên kết hạt nhân bán kinh nghiệm của Weizsaker và bài báo năm 1939 của Bohr và Wheeler về tổng hợp hạt nhân trong đó nhấn mạnh đến những hình dạng méo của hạt nhân, Rainwater đã phát hiện ra một cách giải thích các mô men tứ cực hạt nhân lớn. Ông có quan niệm đầy đủ về vấn đề này vào cuối năm 1949 khi tham gia vào một hội thảo của giáo sư C. H. Townes. Trong hội thảo này, Townes đã mô tả tình trạng thực nghiệm trong nghiên cứu các mô men tứ cực hạt nhân. Sau đó, Rainwater đã có những hợp tác có hiệu quả với Aage Bohr, Mottelson và những người khác ở Viện Niels Bohr ở Copenhagen.

Khi Rainwater học đại học ở Cal Tech, ông có những người thầy đáng kính như R.A.Milliken, C.D.Anderson và T.H.Morgan. Còn khi ông làm việc tại Khoa vật lý của Đại học Columbia, ông có những người thầy và bạn đồng nghiệp nổi tiếng như E. Fermi, I. I. Rabi, H. Bethe (giáo sư mời), P. Kusch, W. Lamb, C. H. Townes, T. D. Lee và L. Cooper. Nhiều người trong số đó đã được trao tặng Giải Nobel.

Rainwater là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ và Viện Hàn lânm Khoa học New York, thành viên của Hội Quang học Mỹ và Hiệp hội Giáo viên Vật lý Mỹ. Ông còn là hội viên Hội Vật lý Mỹ và Hiệp Hội Mỹ vì sự tiến bộ khoa học, thành viên Viện Kỹ sư điện và điện tử . Rainwater đã được trao tặng Giải thưởng Vật lý Ernest Orlando Lawrence năm 1963.

Vào cuối những năm 1940, vật lý hạt nhân đang ở vào giai đoạn khi bức tranh chi tiết hơn về cấu trúc của hạt nhân nguyên tử  bắt đầu hiện ra và có thể tính toán định lượng các tính chất của nó. Người ta biết rằng hạt nhân bao gồm các proton và neutron ( gọi chung là các nucleon). Giữa các nucleon là các lực hạt nhân và các lực này sinh ra một giếng thế mà các nucleon chuyển động trong đó. Tuy nhiên, người ta chưa biết các chi tiết của cấu trúc hạt nhân và cần dựa chủ yếu vào các mô hình. Các mô hình này không hoàn chỉnh lắm và phần nào mâu thuẫn với nhau. Mô hình ban đầu là mẫu giọt trong đó trong đó hạt nhân được coi như một giọt chất lỏng và các nucleon tương ứng với các phân tử của chất lỏng. Mô hình này có thể được sử dụng thành công để mô tả cơ chế của các phản ứng hạt nhân, đặc biệt là tổng hợp hạt nhân. Mặt khác, người ta không thể tìm được bất kỳ trạng thái kích thích nào của hạt nhân tương ứng với sự quay hoặc sự dao động của giọt. Mẫu giọt cũng không thể giải thích được các tính chất khác của hạt nhân, đặc biệt là các tính chất liên quan với “các số ma (magic number)”. Các tính chất này chỉ ra rằng các nucleon riêng biệt có ảnh hưởng quyết định đến dáng điệu của hạt nhân. Phát minh này đã được hệ thống hóa trong mẫu vỏ và mẫu này đã nhận được Giải Nobel Vật lý năm 1963.

Người ta sớm nhận thấy rằng hạt nhân có các tính chất không thể giải thích được bằng các mô hình nói trên. Có lẽ sự lệch rất rõ rệt của sự phân bố điện tích so với đối xứng cầu là đáng chú ý nhất. Người ta quan sát thấy sự lệch này trong một vài trường hợp. Điều đó chứng tỏ rằng hạt nhân không có dạng cầu mà bị biến dạng như một elipxoit. Không có một ai có thể đưa ra cách giải thích hợp lý cho hiện tượng này.

Lời giải đáp cho bài toán này lần đầu tiên do James Rainwater ở Đại học Columbia đưa ra trong một bài báo ngắn công bố tháng 4 năm 1950. Ông xem xét tương tác giữa phần chính của các nucleon tạo thành lõi bên trong và phần ngoài là các nucleon hóa trị. Ông chỉ ra rằng các nucleon hóa trị có thể ảnh hưởng đến hình dạng của lõi. Do các nucleon hóa trị chuyển động trong một trường xác định bởi sự phân bố của các nucleon bên trong, ảnh hưởng này có tác dụng tương hỗ. Nếu một số nucleon hóa trị chuyển động trên các quĩ đạo giống nhau, ảnh hưởng phân cực này lên lõi có thể lớn đến mức hạt nhân nhìn chung thường xuyên bị biến dạng. Nói một cách đơn giản là các nucleon nào đó khi chuyển động qua “tường” hạt nhân chịu một sức ép ly tâm lớn đến mức làm cho hạt nhân bị biến dạng. Rainwater đã cố gắng tính toán ảnh hưởng này và thu được kết quả phù hợp với số liệu thực nghiệm về sự phân bố điện tích.

Aage Bohr làm việc ở Copenhagen và khi đó nhân một chuyến đến thăm Đại học Columbía độc lập với Rainwater ông cũng có cùng suy nghĩ như Rainwater. Trong một bài báo gửi công bố khoảng một tháng sau công bố của Rainwater, Aage Bohr đã phát biểu một cách tổng quát bài toán về tương tác của một nucleon hóa trị với lõi. Những ý tưởng tương đối mập mờ này đã được Bohr phát triển tiếp trong một công trình nổi tiếng năm 1951 trong đó ông đưa ra một nghiên cứu toàn diện về sự liên kết của các dao động bề mặt hạt nhân với chuyển động của các nucleon riêng biệt. Bằng cách phân tích công thức lý thuyết đối với động năng của hạt nhân, ông có thể dự đoán các loại kích thích tập thể khác nhau là sự dao động và sự quay. Sự dao động bao gồm sự thay đổi tuần hoàn của hình dạng hạt nhân xung quanh một giá trị trung bình nào đó. Còn sự quay ở đây là sự quay của toàn bộ hạt nhân xung quanh một trục vuông góc với trục đối xứng. Trong trường hợp sau, hạt nhân không quay như một vật cứng mà chuyển động bao gồm một sóng bề mặt lan truyền xung quanh hạt nhân.

Việc so sánh rất quan trọng lý thuyết trên đây với số liệu thực nghiệm  đã được đưa ra trong ba bài báo của Aage Bohr và Ben Mottelson trong những năm 1952-1953. Khám phá ngoạn mục nhất là phát hiện ra rằng vị trí của các mức năng lượng trong các hạt nhân nào đó có thể giải thích bởi giải thiết cho rằng chúng tạo thành một phổ quay. Sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm tốt đến mức không còn nghi ngờ gì nữa về tính đúng đắn của lý thuyết. Nó tạo ra động lực cho các nghiên cứu lý thuyết mới và các thực nghiệm nhằm xác minh các dự đoán lý thuyết.

Sự tiến bộ nói trên rất sớm dẫn đến một sự hiểu biết sâu sắc hơn về cấu trúc của hạt nhân nguyên tử. Sự phát triển tiếp theo nhằm hướng tới một lý thuyết đẹp đẽ hơn được tạo cảm hứng và bị ảnh hưởng mang tính quyết định bởi nghiên cứu của Bohr và Mottelson. Chẳng hạn như Bohr, Mottelson cùng với Pines đã chỉ ra rằng các nucleon có khuynh hướng tạo cặp. Một hệ quả của điều này là chất hạt nhân có các tính chất gợi nhớ đến các chất siêu dẫn.

Các công trình mang tính tiên phong của A. Bohr, B. R. Mottelson và L. J. Rainwater đã tạo ra nền tảng cho lý thuyết về các tính chất tập thể của các hạt nhân nguyên tử. Nó là nguồn cảm hứng cho các hoạt động nghiên cứu mạnh mẽ trong vật lý cấu trúc hạt nhân. Sự phát triển tiếp theo trong lĩnh vực này đã xác nhận giá trị và tầm quan trọng to lớn của những nghiên cứu cơ bản mà Bohr, Mottelson và Rainwater đã thực hiện.

February 12, 2012

0 responses on "nobel vật lý 1975"

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