NOBEL VẬT LÝ NĂM 2002
Giải Nobel Vật lý năm 2002 được trao cho giáo sưngười MỹRaymond Davis
Jr. (1914-) ởkhoa Vật lý và Thiên văn củaĐại học Pensylvania (Philadelphia, Mỹ),
giáo sưngười Nhật Bản Masatoshi Koshiba (1926-) ởTrung tâm Quốc tếvềVật lý
hạt cơbản thuộcĐại học Tokyo “do những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên
văn, đặc biệt là việc khám phá ra các nơtrino vũtrụ” và giáo sưngười Mỹgốc Italia
Riccardo Giacconi (1931-) - chủtịch Hiệp hội các trường đại họcởWashington
(Mỹ) “do những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn mà chúng dẫnđến việc
phát minh ra các nguồn tia X trong vũtrụ”. Họ đã phát minh ra các phương pháp
mớiđể nghiên cứu các ngôi sao và các thiên hà trong vũtrụ. Davis Jr. và Koshiba đã
ghi lạiđược dấu vết của các hạt vật chất nhỏbế(gọi là nơtrino) cảbên trong và
bên ngoài hệMặt Tr ời. Phát minh của họcùng với các nghiên cứu thực nghiệm của
những nhà khoa học khác sau đó đã tạođiều kiệnđể chúng ta củng cốgiảthiết cho
rằng năng lượng Mặt Trời sinh ra từcác phảnứng hạt nhân ởtrong nó. Còn
Giacconi đã phát minh ra dụng cụ đo tia X đến từngoài hệMựt Tr ời. Nhu vậy, các
nhà vật lý đoạt Giải Nobel Vật lý năm 2002 là những ngườiđi tiên phong trong
ngành thiên văn.
Mặt Trời và các ngôi sao khác ngoài việc phóng ra các hạt nơtrino còn phát
ra búc xạ điện từvới các bước sóng khác nhau trong đó có tia X. Giacconi đã đặt
những viên gạch đầu tiên để xây dựng nền móng của ngành thiên văn tia X. Bức xạ
tia X từvũtrụkhông tớiđược Trái Đất vì bịlóp khí quyển của Trái Đất hấp thụ.
Tuy nhiên, Giacconi dã dò tìm được chúng vì ông đặt các thiết bịdò trong vũtrụ.
Ông đã phát hiện ra nguồn phát tia X mà hầu hết các nhà thiên văn cho rằng từcác
lỗ đen. Ngoài ra, Giacconi còn chếtạo thành công kính thiên văn tia X đầu tiên. Các
phát minh của Giacconi giúp cho các nhà nghiên cứu nhìn sâu hơn vào bên rong
những thiên hà xa xôi mà ở đó có những ngôi sao mới ra đời.
Masatoshi Koshiba sinh ngày 19 thán 9 năm 1926 tại tại thành phố
Toyohashi (Aichi, Nhật Bản). Ông tốt nghiệpđại học năm 1951 và bảo vệluận án
thạc sĩnăm 1953 đều tạiĐại học Tokyo. Năm 1955 ông bảo vệluận án tiến sĩvật lý
tạiĐại học Rochester. Đề tài luận án tiến sĩcủa ông vềcác hiện tượng năng lượng
siêu cao trong các tia vũtrụ. Koshiba là công tác viên nghiên cứu tại bộmôn Vật lý,
Đại học Chicago (1955-1958) và phó giáo sưtại Viện Nghiên cứu hạt nhân củaĐại
học Tokyo (1959-1962). Ông là phó giáo sưvà giám đốcđiều hành của Phòng thí
nghiệm Vật lý năng lượng cao và bức xạvũtrụ, bộmôn Vật lý, Đại học Chicago
(1959-1962), phó giáo sư(1963-1970) và giáo sư(1970-1987) tại bộmôn Vật lý,
khoa Khoa học, Đại học Tokyo. TạiĐại học Tokyo, ông là giám đốc Phòng thí
nghiệm Vật lý năng luợng cao (1974-1976), giám đốc Phòng thí nghiệm cho sựhợp
tác quốc tếvềvật lý hạt cơbản (1976-1984) và giám đốc Trung tâm Quốc tếvềvật
lý hạt cơbản (1984-1987). Koshiba là giáo sưmời tại DESY và Đại học Hamburg
(1987). Ông là giáo sư Đại học Tokai (1987-1997), giáo sưmời tại CERN (1987-
1988), giáo sưmời củaĐại học Chicago (1989), giảng viên Đại học California ở
Riverside (1990), học giảnổi bật Serman Fair child của Viện Công nghệCalifornia
(1994), giám đốc văn phòng đại diện của Hội thúc đẩy khoa học của Nhật Bản tại
Washington (1995-1997) và học giảmời nổi bậtĐại học George Washington
(1996-1997). Từ1998 đến 1999, ông làm việc tại DESY ởHamburg. Viện Max
Planck ởHeidenberg và Garching. Sau đó, ông làm ủy viên hộiđồng tại Trung tâm
Quốc tếvềvật lý hạt cơbản củaĐại học Tokyo.
Giáo sưMasatoshi Koshiba đã được trao tặng Das Grosse Verdienstskreuz
từTổng thống Cộng hòa Liên bang Đức (1985), Giải thưởng Nishina (1987) của
Liên đoàn Nishina, Giải thưởng ASAHI (1988, 1999) của Hãng tin ASAHI, Huân
chương Văn hóa (1988) của Chính phủNhật Bản, Giải thưởng Viện Hàn lâm (1989)
của Viện Hàn lâm Nhật Bản, Giải thưởng Bruno Rossi (1989) của Hội Vật lý Mỹ,
Giải thưởng đặc biệt (1996) của Hội Vật lý châu Âu, Giải thưởng Alexander
Humboldt (1997) của Liên đoàn Humboldt, Giải thưởng Fujiwara (1997) của Liên
đoàn khoa học Fujiwara, Huân chương Công trạng văn hóa (1997) của Nhật Hoàng,
Diploma di Perfezionamento honoris causa in fizica (1999) củaĐại học Sưphạm
Scuola ởPisa (Italia), Doktor der Naturwissenschaften ehrenhalber (1999) từ Đại
học Hamburg, Giải thưởng Học giảnổi bật Rochester (2000) củaĐại học Rochester,
Giải thưởng Wolf (2000) của Tổng thống Ixrael, Giải thưởng Panofsky (2002) của
Hội Vật lý Mỹvà Giải thưởng Nobel Vật lý (2002). Ông là viện sĩViện Hàn lâm Nhật
Bản (2002).
Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002 liên quan đến những phát minh và khám
phá ra những hạt và bức xạvũtrụmà từ đó xuất hiện hai lĩnh vực mới là thiên văn
học neutrino và thiên văn học tia X. Giáo sưRaymond Davis Jr. ởKhoa Vật lý và
Thiên văn củaĐại học Pensylvania ( Philadelphia, Mỹ) và giáo sưMasatoshi
Koshiba ở Đại học Tokyo ( Nhật) là hai trong sốba ngườiđoạt giải này " vì những
đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn, đặc biệt là vì khám phá ra những
neutrino vũtrụ". Davis và Koshiba đã ghi lạiđược dấu vết của các hạt vật chất nhỏ
bé ( gọi là neutrino) bên trong và cảbên ngoài HệMặt Trời. Phát minh của họcùng
với các nghiên cứu thực nghiệm của các nhà khoa học khác sau đó đã tạođiều kiện
để các nhà khoa học khác củng cốgiảthiết cho rằng năng lượng Mặt Trời sinh ra từ
các phảnứng hạt nhân xảy ra bên trong nó.
Raymond Davis Jr. sinh ngày 14 tháng 10 năm 1914 tại Washington D.C.
( Mỹ), tốt nghiệpđại học năm 1937, bảo vệluận án thạc sĩnăm 1940 tạiĐại học
Maryland và bảo vệluận án tiến sĩhóa lý năm 1942 tạiĐại học Yale ( Connecticut,
Mỹ). Khi nhận Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002 ông là giáo sưdanh dựtại Khoa
Vật lý và Thiên văn củaĐại học Pensylvania. Trong những năm 1942-1946 ông
phục vụtrong không quân Mỹvà hai năm sau (1946-1948) tại Công ty Hóa chất
Monsanto. Năm 1948 ông là nhân viên Phòng Hóa học thuộc Phòng thí nghiệm
Quốc gia Brookhaven. Năm 1948 ông vào biên chếchính thức và năm 1964 ông
được công nhận là nhà hóa học cao cấp của phòng thí nghiệm này. Ông rời khỏi
Phòng thí nghiệm Brookhaven vào năm 1984 và tới làm việc tạiĐại học
Pensylvania từnăm 1985 nhưng vẫn duy trì công việc tại Brookhaven nhưmột
cộng tác viên nghiên cứu.
Raymond Davis Jr. là viện sĩViện Hàn lâm Khoa học Quốc gia và Viện Hàn
lâm Nghệthuật và Khoa học Mỹ. Ông đã được trao nhiều phần thưởng cao quí như
Giải thưởng Cyrus B. Comstock năm 1978 từViện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, Giải
thưởng Tom W. Bonner năm 1988 từHội Vật lý Mỹ, Giải thưởng W.K.H. Panofsky
năm 1992 từHội Vật lý Mỹ, Giải thưởng Bruno Pontecorvo năm 1999 từLiên hợp
Viện nghiên cứu Hạt nhân Dubna (Nga), Giải thưởng Wolf Vật lý năm 2000 ( cùng
với M. Koshiba), Huy chương Khoa học Quốc gia năm 2002, Giải thưởng Nobel Vật
lý năm 2002 ( cùng với M. Koshiba và R. Giacconi).
Trong những năm 1971 - 1973 Davis là thành viên Hộiđồng nghiên cứu
mẫu Mặt Trăng của Cơquan Nghiên cứu Hàng không và VũtrụQuốc gia NASA
(National Aeronautics & Space Administration). Hộiđồng này có nhiệm vụphân
tích bụi và đá Mặt Trăng lấy vềtừchuyến bay lịch sử đầu tiên của NASA lên Mặt
Tr ăng trên tàu vũtrụApollo 11.
Ông và vợông là Anna sống ởBlue Point, New York và có 5 người con đều
đã trưởng thành.
Bây giờnói kỹhơn vềthành tựu của Raymond Davis Jr. mà nhờ đó ông nhận
được Giải thưởng Nobel danh giá. ỞthếkỷXIX đã có những cuộc bàn luận sôi nổi
vềnguồn năng lượng Mặt Trời. Có một lý thuyết cho rằng các phảnứng diễn ra
trong Mặt Trời do giải phóng năng lượng hấp dẫn khi vật chất của Mặt Trời co lại.
Tuy nhiên, khi đó tuổi thọcủa Mặt Tr ời là ngắn so với tuổi thọTrái Đất ( tuổi thọ
của Mặt Trời là 200 triệu năm so với tuổi thọTrái Đất mà ngày nay chúng ta biết là
vào khoảng 5 tỷnăm).
Năm 1920, một thực nghiệm chỉra rằng một nguyên tửheli có khối lượng
nhỏhơn so với bốn nguyên tửhiđro. Nhà vật lý thiên văn Arthus Eđington phát
hiện ra rằng các phảnứng hạt nhân trong đó hiđro được biếnđổi thành heli có thể
là cơsởcho sựcung cấp năng lượng của Mặt Trời khi sửdụng công thức Albert
Einstein E = mc2. Sựbiếnđổi của hiđro thành heli trong Mặt Trời dẫnđến hai
neutrino cho mỗi hạt nhân heli mà nó được tạo ra do một loạt phảnứng. Đó là cách
giải thích của một sốnhà khoa học khác trong đó có nhà vật lý đoạt Giải thưởng
Nobel Hans Bethe. Hầu hết các nhà khoa học không có khảnăng thực tếtìm thấy
các neutrino để kiểm nghiệm lý thuyếtđó. Neutrino là hạt cơbảnđã được tiên
đoán từ đầu những năn 1930 bởi nhà vật lý Mỹgốc áo Wolfgang Pauli (1900-1958)
( Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1945). Tuy nhiên, sau đó 25 năm cho đến năm
1955 nhà vật lý MỹFrederick Reines (1918-) ( Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1995)
và Clyde L. Cowan (1919-1974) mới phát hiệnđược neutrino bằng thực nghiệm.
Trong những thí nghiệm của Reines đã sửdụng những phảnứng trong một lò
phảnứng hạt nhân mà nó sinh ra một dòng lớn của các neutrino.
Hạt neutrino được tạo ra từcác phảnứng hạt nhân tại tâm của các ngôi sao
nhưMặt Trời khi hạt nhân hiđro kết hợp với hạt nhân heli. Dòng của các neutrino
từMặt Tr ờiước tính được là rất lớn. Hàng nghìn tỷneutrino Mặt Trờiđi qua cơ
thểcủa chúng ta trong mỗi giây mà chúng ta không để ýđến. Lý do là vì những
neutrino này phảnứng rất yếu với vật chất và chỉmột trong số1 000 tỷneutrino
Mặt Trời bịdừng lại trên đường đi của nó qua Trái Đất.
Sởdĩphải mất một thời gian rất lâu các nhà khoa học mới chứng minh được
sựtồn tại của neutrino là vì hạt này có khối lượng rất nhỏvà không có điện tích.