• No products in the cart.

  • LOGIN

nobel vật lý 1978

nobel vật lý 1978

Pyotr Leonidovich Kapitsa (1894-1984),

Arno Allan Penzias (1933-)

và Robert Woodrow Wilson (1936-)

Giải Nobel Vật lý năm 1978 được trao cho giáo sư người Liên Xô Pyotr Leonidovich Kapitsa tại Viện Các vấn đề vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô ở Moscow (Liên Xô) “do những phát minh cơ bản của ông trong lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp”, các tiến sĩ người Mỹ Arno Allan Penzias và Robert Woodrow Wilson đều tại Các phòng thí nghiệm Bell (Bell Lab) ở Holmdel (New Jersey, Mỹ) “do phát minh của họ về bức xạ nền vi sóng vũ trụ”.

Vật lý nhiệt độ thấp liên quan đến tính chất của vật liệu ở nhiệt độ thấp ngay trên điểm không tuyệt đối ở -2730C. ở đó ngừng tất cả các chuyển động nhiệt và không thể tồn tại một chất khí nào cả. Người ta đã biết rằng tại các nhiệt độ thấp, nhiều loại vật liệu có những tính chất đặc biệt thu hút sự quan tâm của các nhà vật lý và thường có giá trị về phương diện kỹ thuật. Chẳng hạn như nhiều kim loại và hợp kim trở thành các chất siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.

Giải Nobel Vật lý đầu tiên trong lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp được trao cho Kamerlingh-Onnes ở Đại học Leiden (Hà Lan) vào năm 1913 do các nghiên cứu của ông về các tính chất của vật chất ở các nhiệt độ thấp mà chúng dẫn đến việc tạo ra thủy ngân siêu dẫn ở 4 K và “heli lỏng”. Heli lỏng từ đó trở thành một trong các phương pháp tốt nhất để đạt được các nhiệt độ thấp. Phòng thí nghiệm của Kamerlingh-Onnes ở Leiden trong nhiều năm được xếp loại là phòng thí nghiệm vật lý nhiệt độ thấp tốt nhất (như là thánh đường Mekka của đạo Hồi  mà nhiều học giả Thụy Điển đã đến đó để hành hương).

Năm 1934 Kapitsa chế tạo ra một thiết bị mới để tạo ra heli lỏng mà nó làm lạnh chất khí nhờ các dãn nở tuần hoàn. Lần đầu tiên ông chế tạo được một thiết bị có khả năng tạo ra những lượng heli lỏng lớn mà không phải dùng hiđrô lỏng làm lạnh trước. Điều này báo hiệu trước một thời dại mới trong lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp.

Trong những năm 1920 người ta đã phát hiện thấy rằng khi heli lỏng chịu tác dụng của nhiệt độ dưới 2,2 độ (gọi là điểm lambda của heli) trên không độ tuyệt đối, nó chuyển sang một dạng bất thường gọi là heli hai (He II). Năm 1938 Kapitsa đã chứng minh rằng He II có độ linh động trong (internal mobility) lớn và độ nhớt nhỏ đến mức nó có thể được mô tả tốt hơn như một “siêu lỏng hay siêu lưu (superfluid)”. Allen và Misener ở Phòng thí nghiệm Mond ở Cambridge (Anh) cũng phát hiện ra hiện tượng này một cách độc lập với Kapitsa. Trong một vài năm tiếp theo, các thực nghiệm của Kapitsa về các tính chất của He II chỉ ra rằng nó ở trong một “trạng thái lượng tử” vĩ mô và do đó He II là một “chất lỏng lượng tử” với entropy không, nghĩa là nó có một trật tự nguyên tử hoàn hảo.

Do những khả năng thực nghiệm và kỹ thuật đặc biệt của mình, Kapitsa đóng vai trò quan trọng nhất trong vật lý nhiệt độ thấp trong một vài thập kỷ. Ông cũng tỏ ra khả năng tổ chức và hướng dẫn nghiên cứu một cách đáng kinh ngạc khi thiết lập các phòng thí nghiệm nghiên cứu nhiệt độ thấp ở cả Cambridge (Anh) (Phòng thí nghiệm Mond của Hội Hoàng gia) và Moscow (Liên Xô). Một trong các cộng tác viên của Kapitsa là Lev D. Landau – người đã được trao Giải Nobel Vật lý năm 1962 “do những lý thuyết mở đầu về chất đông đặc đặc biệt là heli lỏng”. Những phát minh, ý tưởng và kỹ thuật mới của Kapitsa là nền tảng cho sự phát triển của vật lý nhiệt độ thấp.Trong số các nghiên cứu nổi tiếng của Kapitsa cần đề cập đến một phương pháp do ông phát triển để tạo ra những từ trường rất mạnh. Kapitsa được coi như một trong các nhà thực nghiệm lớn nhất của thời đại chúng ta.

Từ lâu người ta biết rằng nhiều vật thể thiên văn khác nhau phát ra bức xạ ở dạng của các sóng vô tuyến. Thiên văn vô tuyến ngày càng phát triển và hiện nay là một sự bổ sung rất quan trọng cho thiên văn quang học cổ điển. Bức xạ được phát ra theo nhiều cách khác nhau chẳng hạn như các đám mây hyđrô trong dải ngân hà phát ra bức xạ khi bị kích thích và các electron của tia vũ trụ phát ra bức xạ khi chuyển động theo đường xoắn ốc trong các từ trường yếu của không gian giữa các sao. Nhiều vật thể khác nhau như các sao dơn, thiên hà và quasar phát ra các sóng vô tuyến. Tất nhiên, dể nghiên cứu các nguồn vô tuyến này thì bức xạ của chúng cần phải được bộc lộ qua bức xạ nền chung. Từ lâu, người ta chưa hiểu rõ lắm về thành phần và nguồn gốc của bức xạ nền. Nó được giả thiết bao hàm bức xạ tổ hợp từ một lượng lớn của các nguồn thiên hà và ngoài thiên hà.

Việc nghiên cứu bức xạ vi sóng vũ trụ và đặc biệt là bức xạ nền yếu rõ ràng đòi hỏi sử dụng một bộ thu rất nhạy. Một thiết bị như thế đã đưẹc chế tạo tại Các phòng thí nghiệm Điện thoại Bell (Mỹ) vào những năm 1960. Lúc đầu nó được sử dụng để liên lạc vô tuyến với các vệ tinh Echo và Telstar. Khi thiết bị này trở nên sắn có cho nghiên cứu, hai nhà thiên văn vô tuyến là Arno Penzias và Robert Wilson đã quyết dịnh sử dụng nó để nghiên cứu bức xạ nền vi sóng. Nó phù hợp rất tốt cho mục đích này do sự nhiễu thiết bị (bức xạ do chính thiết bị phát ra) là rất thấp và nó được chỉnh đến bước sóng 7 cm. Người ta đã biết rằng cường độ của các vi sóng vũ trụ giảm theo sự giảm bước sóng. Do đó, Penzias và Wilson  hi vọng cường độ của các vi sóng vũ trụ tại bước sóng 7 cm là rất thấp. Tuy nhiên, họ ngạc nhiên khi phát hiện thấy một cường độ tương đối cao. Lúc đầu họ hoài nghi không biết bức xạ này có nguồn gốc ở trong thiết bị hay ở trong khí quyển. Sau khi kiểm tra, họ chỉ ra rằng bức xạ đến từ không gian bên ngoài và cường độ bức xạ như nhau ở mọi hướng. Các phép đo của học cho phép rút ra một kết luận đáng ngạc nhiên là vũ trụ được làm đầy đồng đều bởi bức xạ vi sóng.

Penzias và Wilson không đề xuất về nguồn gốc của bức xạ bí ẩn này. Sau khi phát minh của họ được công bố, các nhà khoa học suy xét về sự tồn tại của một bức xạ nền vi sóng yếu. Điểm xuất phát cho những suy xét này là một số cố gắng của các nhà khoa học trong những năm 1940 nhằm giải thích việc tổng hợp các nguyên tố hóa học. Các nhà vật lý ở Princeton là Dicke, Peebles, Roll và Wilkinson đã đưa ra một cách giải thích khả dĩ về bức xạ nền và cách giải thích này được công bố kèm theo thông báo của Penzias và Wilson. Cách giải thích này dựa trên lý thuyết vũ trụ của Gamow. Nhà vật lý người Mỹ gốc Nga George Gamow và các cộng sự của ông là Alpher và Herman đã đề xuất một lý thuyết cho rằng việc tổng hợp này xảy ra lúc bắt đầu sự tồn tại của vũ trụ. Các nghiên cứu phổ của các sao và thiên hà chỉ ra rằng vũ trụ hiện nay đang dãn nở một cách đồng đều. Điều này có nghĩa là ở một điểm nào đó 15 tỷ năm trước đây vũ trụ rất chặt (compact). Điều này dẫn đến giả thiết cho rằng vũ trụ được sinh ra bởi một vụ nổ vũ trụ gọi là “vụ nổ lớn (big bang)”. Các nhà khoa học còn đưa ra nhiều cách giải thích khác về vấn đề này. Lý thuyết “vụ nổ lớn” ngụ ý sự tồn tại của các nhiệt độ rất cao khoảng 10 tỷ độ. Chỉ ở tại các nhiệt độ này có thể xảy ra nhiều phản ứng hạt nhân khác nhau sao cho các nguyên tố hóa học nhej có thể được tạo ra từ các hạt cơ bản. Nó cũng ngụ ý việc giải phóng một lượng bức xạ lớn mà phổ của nó mở rộng từ vùng tia X qua vùng ánh sáng nhìn thấy đến vùng sóng vô tuyến. Sau vụ nổ được giả định này, nhiệt độ sẽ giảm đi nhanh chóng (toàn bộ “sự phát sinh” được giả thiết thực hiện trong một vài phút). Alpher và Herman ước tính rằng được giải phóng ra với một nhiệt độ khoảng 5 K. Khi đó cái gì sẽ xảy ra đối với các mảnh vỡ của vụ nổ? Vật chất (gồm hyđrô, heli và nhiều nguyên tố nhẹ khác) sẽ dãn nở như một đám mây khí nóng. Đám mây này sẽ dần dần được làm lạnh để tạo ra các ngưng kết mà chúng phát triển thành các thiên hà và sao. Bức xạ sẽ mở rộng trong vũ trụ với cùng một tốc độ như tốc độ mở rộng của vũ tụ. Câu hỏi đặt ra là bức xạ có còn tồn tại không và nếu có có thể phát hiện ra nó hay không? Khó khăn ở đây là ở chỗ do sự mở rộng của vũ trụ, bước sóng của bức xạ giảm theo cùng một cách như ánh sáng từ các thiên hà xa xôi “chuyển dịch về phía đỏ”. Thay cho bức xạ “cứng” phát ra trong “vụ nổ lớn” bây giờ người ta có thể phát hiện được bức xạ tương ứng với bức xạ do một vật ở nhiệt độ ở trên không độ tuyệt đối 3 độ phát ra. Không có ánh sáng nhìn thấy nào được phát ra tại nhiệt độ thấp như vậy và bức xạ phát ra suy giảm toàn bộ trong vùng vi sóng với một cường độ cực đại ở khoảng 0,1 cm. Do những khó khăn này, không thể phát hiện được bức xạ yếu như thế trong nhiễu vũ trụ.

Các nghiên cứu tiếp theo xác nhận rằng bức xạ nền này thay đổi với bước sóng theo các định luật đã biết đối với một không gian được giữ ở nhiệt độ 3 K. Các nhà khoa học Italia gọi bức xạ này là ánh sáng lạnh (la luce fredda).

Phát minh của Penzias và Wilson tạo ra khả năng thu được thông tin về các quá trình vũ trụ xảy ra ở thời điểm hình thành vũ trụ và đánh dấu một giai đoạn mới trong khoa học về vũ trụ. Có thể gọi phát minh của họ là phát minh ra “ánh sáng lạnh từ sự sinh thành vũ trụ”.

Pyotr Leonidovich Kapitsa sinh ngày 9 tháng 7 năm 1894 tại Kronstadt gần Leningrad và là con trai của Leonid Petrovich Kapitsa và Olga Ieronimovna née Stebnitskaia. Cha ông là một kỹ sư quân sự và mẹ ông làm việc ở trường đại học và nghiên cứu về văn hóa dân gian.

Kapitsa bắt đầu sự nghiệp khoa học của mình ở bộ phận của A. F. Ioffe của khoa Cơ điện của Đại học Bách khoa Petrograd và tốt nghiệp trường này năm 1918. ở đây, ông cùng với N. N. Semenov đề xuất phương pháp xác định momen từ của một nguyên tử tương tác với một từ trường không đồng nhất. Phương pháp này sau đó được sử dụng trong các thực nghiệm Stern-Gerlach nổi tiếng.

Theo đề nghị của A. F. Ioffe, năm 1921 Kapitsa đến nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Cavendish của Rutherford. Năm 1923 ông tiến hành thực nghiệm đầu tiên ở phòng thí nghiệm này trong đó một buồng Wilson được đặt trong một từ trường mạnh và quan sát thấy sự bẻ cong đường đi của hạt anpha. Năm 1924 ông phát triển các phương pháp tạo ra các từ trường rất mạnh và thu được các từ trường lên tới 320 kilogauss trong một thể tích là 2 cm3. Năm 1928 Kapitsa phát hiện ra sự phụ thuộc tuyến tính của điện trở suất vào từ trường đối với nhiều kim loaị khác nhau trong các từ trường rất mạnh. Trong những năm cuối ở Cambridge, Kapitsa chuyển sang nghiên cứu vật lý nhiệt độ thấp. Ông bắt đầu bằng cách phân tích có phê phán đối với các phương pháp tạo nhiệt độ thấp đang được sử dụng khi đó và xây dựng một thiết bị mới đầu tiên để hóa lỏng heli trên cơ sở nguyên lý đoạn nhiệt (1934).

Kapitsa là sinh viên Clerk Maxwell của Đại học Cambridge (1923-1926), trợ lý giám đốc nghiên cứu từ tại Phòng thí nghiệm Cavendish (1924-1932), giáo sư nghiên cứu Messel của Hội Hoàng gia (1930-1934), giám đốc Phòng thí nghiệm Mond của Hội Hoàng gia (1930-1934). Kapitsa cùng với R. H. Fowler là những người sáng lập ra Xêri sách chuyên khảo vật lý quốc tế của Nhà xuất bản Clarendon thuộc Đại học Oxford.

Năm 1934 Kapitsa quay trở lại Moscow để xây dựng Viện Các vấn đề vật lý và ở đó ông tiếp tục các nghiên cứu về từ trường mạnh, vật lý nhiệt độ thấp và vật lý kỹ thuật nhiệt độ thấp (cryogenics).

Năm 1939 Kapitsa phát triển một phương pháp mới để hóa lỏng không khí nhờ một chu trình áp suất thấp khi sử dụng một tua bin dãn có hiệu quả đặc biệt cao. Trong vật lý nhiệt độ thấp, Kapitsa bắt đầu một loạt thực nghiệm nghiên cứu tính chất của heli lỏng và nhờ đó ông phát minh ra tính siêu chảy của heli năm 1937. Ông có một loạt bài báo nghiên cứu trạng thái vật chất mới này.

Trong chiến tranh thế giới lần thứ II, Kapitsa nghiên cứu sản xuất và sử dụng oxi. Ông dùng các tua bin dãn áp suất thấp của mình để tạo ra oxi. Kapitsa tổ chức và lãnh đạo Cục Công nghiệp oxi trực thuộc Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô.

Cuối những năm 1940, Kapitsa quan tâm đến những vấn đề vật lý hoàn toàn mới. Ông phát minh ra các máy phát vi sóng công suất lớn gọi là planotron và nigotron (1950-1955) và tạo ra một loại phóng điện mới gọi là phóng điện plasma áp suất cao liên tục với các nhiệt độ electron vượt quá một triệu K.

Kapitsa là giám đốc Viện Các vấn đề vật lý. Từ năm 1957 ông là thành viên Chủ tịch đoàn của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Ông là một trong những người sáng lập của Viện Vật lý kỹ thuật Moscow (MFTI), trưởng Phòng vật lý và kỹ thuật nhiệt độ thấp của MFTI và Chủ tịch Hội đồng phối hợp của viện này. Kapitsa là tổng biên tập của Tạp chí Vật lý lý thuyết và thực nghiệm và thành viên Hội đồng Quốc gia Xô Viết của phong trào vì hòa bình và giải trì quân bị của các nhà khoa học.

Năm 1927 Kapitsa cưới vợ là Anna Alekseevna Krylova – con gái của viện sĩ A. N. Krylov. Vợ chồng ông có hai con trai là Sergei và Andrei.

P. L. Kapitsa là tiến sĩ khoa học toán lý của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1928), tiến sĩ khoa học của Đại học Algiers (1944) và Đại học Sorbonne (1945), tiến sĩ của Đại học Oslo (1946), tiến sĩ khoa học của các trường đại học khác như Đại học Jagellonian (1964), Đại học Kỹ thuật Dresden (1964), Đại học Charles (1965), Đại học Columbia (1969), Đại học Kỹ thuật Wroclaw (1972), Đại học Delhi (1972) và Đại học Lausanne (1973). Ông còn là tiến sĩ của Đại học Turku (1977).

Pyotr Leonidovich Kapitsa là thành viên Cao đẳng Trinity ở Cambridge (1925), viện sĩ thông tấn (1929) và viện sĩ (1939) của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, thành viên hoặc thành viên danh dự của  Hội Khoa học Hoàng gia London (1929), Hội Vật lý Pháp (1931), Viện Vật lý (Anh) (1934),  Hội Các nhà tự nhiên Moscow (1935), Viện Kim loại (Anh)(1943), Viện Franklin (1944), Viện Hàn lâm Khoa học New York (1946), Viện Hàn lâm Khoa học và Văn học Hoàng gia Đan Mạch (1946), Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia của Mỹ (1946), Viện Hàn lâm Khoa học ấn Độ (1947), Viện Hàn lâm Hoàng gia Ailen (1948), Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia của ấn Độ (1956), Viện Khoa học Quốc gia của ấn Độ (1957),  Viện Hàn lâm của các nhà tự nhiên Đức “Leopoldina” (1958), Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan (1962), Viện Hàn lâm Hàng không vũ trụ Quốc tế (1964), Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển (1966), Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Mỹ (1968), Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Hà Lan (1969), Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Serbi (1971), Viện Hàn lâm Quốc tế về Lịch sử khoa học (1971), Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Phần Lan (1974), Cao đẳng Churchill ở Cambridge (1974), Viện Nghiên cứu cơ bản Tata ở Bombay (ấn Độ)(1977).

Kapitsa đã được trao tặng nhiều phần thưởng và danh hiệu cao quí như Huy chương của Đại học Liege (1934), Huy chương Faraday của Viện Các kỹ sư điện (1942), Huy chương Franklin của Viện Franklin (1944), Huy chương vàng Devaprasad Sarbadhikary của Đại học Calcutta (1955), Huy chương vàng Kothenius của Viện Hàn lâm của các nhà tự nhiên Đức “Leopoldina” (1959), Huy chương bạc Frederic Joliot-Curie của Hội đồng Hòa bình Thế giới (1959), Huy chương vàng Lomonosov của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1959), Huy chương vàng của Triển lãm Các thành tựu kinh tế Liên Xô (1962), Huy chương Công trạng vì khoa học và loài người củaViện Hàn lâm Khoa học Czechoslovak (1964), Huy chương Niels Bohr của Đan Mạch (1964), Huy chương Rutherford của Viện Vật lý và Hội Vật lý Anh (1966), Huy chương vàng Kamerlingh Onnes của Hội Kỹ thuật lạnh Hà Lan (1968), Huy chương Copernic của Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan (1974), Giải thưởng Nhà nước của Liên Xô (1941, 1943), Giải thưởng Simon của Viện Vật lý và Hội Vật lý Anh (1973), Huân chương Lenin (1943, 1944, 1945, 1964, 1971, 1974), Anh hùng Lao động Xã hội chủ nghĩa (1945, 1974) và Huân chương Lao động Cờ đỏ (1954).

Các công trình của Kapitsa đã xuất bản thành sách bao gồm Tuyển tập bài báo của P. L. Kapitsa (Colected Papers of P. L. Kapitsa)(gồm 3 tập do Nhà xuất bản Pergamon ở Oxford công bố trong những năm 1964-1967), Điện tử vi sóng có công suất lớn (High Power Microwave Electronics) (Nhà xuất bản Pergamon, 1964), Thực nghiệm-Lý thuyết-Thực hành (Experiment. Theory. Practice) (Nhà xuất bản Khoa học ở Moscow, 1977) và Sách về vấn đề vật lý (Le livre du probleme de physique) (CEDIC, Paris, 1977).

Arno Allan Penzias là công dân Mỹ gốc Đức. Ông sinh năm 1933 tại Munich (Đức). Ông là con đầu trong một gia đình có hai con trai. Cha mẹ ông là người Do Thái. Gia đình ông đến New York (Mỹ) tháng 1 năm 1940. Lúc đầu cha mẹ ông làm bảo vệ cho một nhà chung cư. Sau đó, mẹ ông làm thợ trong một nhà máy may. Còn cha ông do khả năng làm đồ gỗ đã kiếm được việc trong một cửa hiệu mộc của Bảo tàng Nghệ thuật Metropolitan. Rồi cha ông làm việc cho một văn phòng của một công ty bảo hiểm và làm chủ tịch của một tổ chức công đoàn địa phương.

Penzias tốt nghiệp Cao đẳng thành phố New York năm 1954. Sau đó, ông cưới vợ và phục vụ hai năm trong quân đội Mỹ. Ông bảo vệ luận án thạc sĩ (1956) và luận án tiến sĩ (1962) tại Đại học Columbia. Penzias đến Đại học Columbia vào mùa thu năm 1956. Kinh nghiệm trong quân đội đã giúp ông trở thành một trợ lý nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm phóng xạ Columbia. Khi đó, phòng thí nghiệm này đang triển khai nghiên cứu vật lý vi sóng theo sự chỉ đạo của I. I. Rabi, P. Kusch và C. H. Townes. Penzias viết luận án dưới sự hướng dẫn của giáo sư Townes. Ông có nhiệm vụ chế tạo một bộ khuếch đại made trong một thực nghiệm thiên văn vô tuyến do ông lựa chọn.

Sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ, Penzias làm một công việc tạm thời tại Phòng thí nghiệm Bell (Bell Labs) ở Holmdel (New Jersey). Các thiết bị độc nhất vô nhị ở đây làm cho phòng thí nghiệm này trở thành một nơi lý tưởng để hoàn thành các quan sát mà Penzias đã tiến hành trong luận án của mình. Theo lời khuyên của Rudi Kompfner – giám đốc Phòng thí nghiệm nghiên cứu vô tuyến khi đó, Penzias đã chính thức làm việc cho Bell Labs.

Dự định của Penzias là tìm kiếm sự phát xạ vạch từ phân tử OH giữa các sao khi đó còn chưa bị phát hiện. Ông đã học được kinh nghiệm từ phát hiện phân tử OH đầu tiên của một nhóm khác. Để có một đánh giá hợp lý đối với việc kích thích phân tử này, Penzias đã chọn hình thức luận của George Field trong nghiên cứu nguyên tử hyđrô. Ông đã nhờ Field kiểm tra tính toán của mình. Một trong các đại lượng trong tính toán là nhiệt độ bức xạ của không gian tại bước sóng vạch 18 cm. Penzias sử dụng giá trị 2 K – một giá trị cao hơn một chút so với giá trị mà Field sử dụng trước đó vì Penzias biết rằng ít nhất hai phép đo tại Bell Labs có các chỉ số về một nhiệt độ nhiễu bầu trời trong phần dư của lượng này và vì Penzias chú ý đến một điều trong cuốn sách phân tử lưỡng nguyên của Hertzberg là phân tử CN giữa các sao bị kích thích đến nhiệt độ này.

Việc phát hiện ra phân tử OH ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã làm cho Penzias mong muốn có một ăng ten lớn hơn. Theo lời mời của A. E. Lilley, Penzias đem những bộ phận chính trong thiết bị của mình đến Đài thiên văn của Cao đẳng Harvard và tiến hành các quan sát phân tử OH khác nhau trong một vài tháng ở đây. Đầu năm 1963, nhà thiên văn vô tuyến Robert Wilson từ Caltech đến làm việc tại Bell Lab. Penzias và Wilson bắt đầu một loạt các quan trắc thiên văn vô tuyến trong đó có phép đo cường độ bức xạ từ thiên hà của chúng ta tại các vùng xa xích đạo. Chính phép đo này đã dẫn đến phát minh bức xạ nền vi sóng vũ trụ.

Penzias và Wilson còn tiến hành các phép đo bức xạ nền vi sóng khác cũng như các nghiên cứu nguyên tử hyđrô của thiên hà và giữa các thiên hà. Họ nghiên cứu đo vạch nguyên tử đơtơri trong không gian. Họ đã chế tạo ra một thu sóng milimet và lắp vào kính thiên văn vô tuyến của Đài thiên văn vô tuyến Quốc gia ở Kitt Peak (Arizona) vào năm 1970. Kỹ thuật mới này cho phép họ phát hiện và nghiên cứu một số mẫu phân tử giữa các sao. Các nghiên cứu phổ sóng milimet đặc biệt có hiệu quả trong thiên văn vô tuyến và là chủ đề quan tâm của nhiều nhà khoa học ở khắp thế giới. Penzias và Wilson đặc biệt thích thú với một phát hiện của họ về một loại phân tử gọi là DCN. Các nghiên cứu sau đó cho phép họ theo dõi sự phân bố của đơtơri trong dải Ngân hà. Công trình này cung cấp cho họ chứng cớ về nguồn gốc vũ trụ của chất quan trọng này mà nó mang tên là “cá ông trắng (white whale) của Arno” trong thời gian này.

ở Bell Labs  ngoài nghiên cứu thiên văn, Penzias còn nghiên cứu thông tin liên lạc. Sau đó, ông gánh vác thêm trách nhiệm quản lý. Năm 1972 ông trở thành trưởng Phòng nghiên cứu vật lý vô tuyến thay cho A. B. Crawford nghỉ hưu. Chính nhà kỹ thuật xuất sắc này đã chế tạo ra ăng ten mà Penzias và Wilson đã sử dụng trong phát minh của họ. Năm 1976 Penzias là giám đốc Phòng thí nghiệm nghiên cứu vô tuyến. Phòngthí nghiệm này gồm khoảng 60 người và nghiên cứu nhiều vấn đề khác nhau trong đó tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu vô tuyến và các ứng dụng liên lạc của nó.

Năm 1979 Penzias phụ trách nhóm nghiên cứu khoa học thong tin liên lạc của Bell Labs. Ngoài việc nghiên cứu các đồng vị giữa các sao để theo dõi ảnh hưởng của việc xử lý hạt nhân trong Ngân hà, ông tham gia nghiên cứu một vấn đề mới là bản chất và sự phân bố của các đám mây phân tử trong không gian giữa các sao.

Cuối năm 1981, Penzias là phó chủ tịch nghiên cứu của Bell Labs. ở vị trí này, ông quan tâm chủ yếu đến các nguyên lý mà chúng là cơ sở cho việc phát sinh và sử dụng công nghệ trong xã hội của chúng ta. Penzias đã viết cuốn sách mang tên là “Những ý tưởng và thông tin” do W. W. Norton xcuất bản năm 1989. Cuốn sách này đã nhận được sự chào đón nồng nhiệt ở Mỹ và mười nước khác. Penzias là một giảng viên thỉnh giảng của khoa Khoa học thiên văn thuộc Đại học Princeton từ năm 1972 đến năm 1982.

Arno Allan Penzias là tiến sĩ danh dự của Đài Thiên văn Paris (1976). Ông đã được trao tặng Huy chương Henry Draper của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (1977) và Huy chương Herschel của Hội Thiên văn Hoàng gia (1977). Penzias là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia và Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Mỹ. Ông là hội viên Hội Vật lý Mỹ, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế và Hiệp hội Khoa học vô tuyến Quốc tế.

Robert Woodrow Wilson sinh ngày 10 tháng 1 năm 1936 ở Houston (Mỹ) và là con đầu trong một gia đình có ba con. Cha ông tốt nghiệp Đại học Rice ngành hóa học và làm việc cho một công ty dịch vụ giếng dầu ở Houston. Wilson học trường công ở Houston. Ông học đàn piano trong một vài năm và ở trường trung cao ông chơi kèn trombon trong ban nhạc diễu hành. Từ nhỏ, ông đam mê điện tử giống như cha mình, tự mình chế tạo ra một thiết bị có độ trung thực cao (hifi set) và thích cùng bạn bè chơi các bộ phát vô tuyến nghiệp dư.

Wilson tốt nghiệp Đại học Rice năm 1957 với bằng danh dự về vật lý. Ông viết luận văn tốt nghiệp đại học dưới sự hướng dẫn của C. F. Squire với đề tài về việc xây dựng một cơ cấu điều chỉnh cho một nam châm dùng trong vật lý nhiệt độ thấp. Sau đó, ông có một công việc mùa hè với Exxon và được trao bằng sáng chế đầu tiên. Bằng sáng chế này liên quan đến máy phát xung cao áp cho một nguồn neutron tạo xung. Năm 1962 Wilson bảo vệ thành công luận án tiến sĩ vật lý tại Viện Công nghệ California (Caltech).Ông làm cộng tác viên nghiên cứu tại Caltech trong thời gian 1962-1963, làm việc cho Bell Labs từ năm 1963. Từ năm 1963 đến năm 1976 ông là nhân viên kỹ thuật và từ năm 1976 ông là trưởng Phòng nghiên cứu vật lý vô tuyến của Bell Labs. Từ năm 1978 ông là giáo sư phụ (adjunct professor) của Đại học Quốc gia New York. Năm 1958 Wilson cưới vợ là Elizabeth Rhoads Sawin. Vợ chồng ông có ba con là Philip, Suzanne và Randal.

Tại Đài Thiên văn vô tuyến ở thung lũng Owens, Wilson và John Bolton tiến hành quan sát các vùng sáng trên một bản đồ vô tuyến về dải Ngân hà của Westerhaut và hoàn chỉnh bản đồ đối với vùng sáng này mà chúng ta có thể quan sát thấy. Wilson làm việc tại Bell Labs ở đồi Crawford năm 1963 và ở phòng nghiên cứu vô tuyến của A. B. Crawford thuộc phòng thí nghiệm của R. Kompfner. Ông bắt đầu nghiên cứu với Arno Penzias – người đã đến Bell Labs hai năm trước đó. ở Bell Labs, Wilson thiết kế một thiết bị mà ông gọi là Bộ theo dõi Mặt Trời (Sun Tracker). Thiết bị này tự động chỉ Mặt Trời trong lúc nó hoạt động hàng ngày và đo sự suy yếu của bức xạ sóng xangtimet của Mặt Trời trong khí quyển của Trái Đất. Do sự suy yếu này là lớn trong một thời gian quá lớn cho hệ vệ tinh thực tế, Wilson sau đó thiết lập ba bộ đo bức xạ chỉ cố định tại các vị trí không gian nhằm kiểm tra khả năng làm việc gần các trận mưa lớn.

Năm 1969 Arno Penzias đề nghị Wilson cùng với ông nghiên cứu thiên văn sóng milimet. Họ định dùng các bộ thu sóng milimet nhiễu thấp do C. A. Burrus và W. M. Sharpless phát triển tại đồi Crawford cho một hệ liên lạc dẫn sóng và chế tạo một bộ thu thiên văn từ các bộ thu này. Họ lên kế hoạch sử dụng nó cho kính thiên văn vô tuyến 36 bộ mới của Đài Thiên văn vô tuyến Quốc gia (NRAO) ở núi Kitt (Arizona). Các quan sát của họ bắt đầu năm 1969 với một bộ thu chuỗi liên tục. Năm 1970 Wilson, Penzias và K. B. Jefferts với sự giúp đỡ của C. A, Burrus ở đồi Crawford và S. Weinreb ở NRAO chế tạo ra một bộ thu vạch phổ ở 100 – 120 GHz. Họ rất ngạc nhiên khi phát hiện ra một lượng CO lớn không ngờ tới trong một đám mây phân tử phía sau tinh vân Orion. Họ nhanh chóng nhận ra rằng CO được phân bố rộng rãi trong thiên hà của chúng ta và nhiều đến mức các mẫu đồng vị hiếm 13C16O và 12C18O thực sự có thể đo được. Những cố gắng chính của họ nhằm hướng tới các tỷ lệ đồng vị như một sự dò tìm căn nguyên hạt nhân (nucleogenesis) và hiểu biết cấu trúc của các đám mây phân tử.

Năm 1972 S. J. Buchsbaum đề nghị nhóm của Wilson chế tạo một thiết bị sóng milimet tại đồi Crawford. Thiết bị này được sử dụng một phần cho thiên văn vô tuyến và một phần cho việc theo dõi các đèn hiệu (beacon) trên các vệ tinh Comstar của AT&T. Wilson là người phụ trách thiết kế và chế tạo ăng ten. Ông còn có trách nhiệm đối với thiết bị và lập chương trình cần thiết để làm cho nó trở thành một kính thiên văn vô tuyến sóng milimet lớn nhất.  Mùa đông năm 1977-1978 Wilson đã chế tạo ra ăng ten 7 mét và dùng nó để nghiên cứu thiên văn sóng milimet trong một số năm sau đó.

Wilson thích trượt tuyết cùng gia đình và bạn bè của ông. Ông còn thích chơi piano, thể dục chạy bộ và đi du lịch cùng với gia đình.

Robert Woodrow Wilson là hội viên Hội Thiên văn Mỹ, Hiệp hội Thiên văn Quốc tế, Hội Vật lý Mỹ và Hiệp hội Khoa học vô tuyến Quốc tế. Ông là viện sĩ Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Mỹ. Ông đã được trao tặng những phần thưởng danh dự như Phi Beta Kappa, Sigma XI, Giải thưởng Henry Draper (1977) và Huy chương Herschel (1977).

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

February 12, 2012

0 responses on "nobel vật lý 1978"

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