intTypePromotion=3

NOBEL VẬT LÝ NĂM 2002

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

0
65
lượt xem
11
download

NOBEL VẬT LÝ NĂM 2002

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải Nobel Vật lý năm 2002 được trao cho giáo sư người Mỹ Raymond Davis Jr. (1914-) ở khoa Vật lý và Thiên văn của Đại học Pensylvania (Philadelphia, Mỹ), giáo sư người Nhật Bản Masatoshi Koshiba (1926-) ở Trung tâm Quốc tế về Vật lý hạt cơ bản thuộc Đại học Tokyo “do những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn, đặc biệt là việc khám phá ra các nơtrino vũ trụ” và giáo sư người Mỹ gốc Italia Riccardo Giacconi (1931-) - chủ tịch Hiệp hội các trường đại học ở Washington (Mỹ) “do những đóng...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: NOBEL VẬT LÝ NĂM 2002

  1. NOBEL VẬT LÝ NĂM 2002  Giải Nobel Vật lý năm 2002 được trao cho giáo sư người Mỹ Raymond Davis Jr. (1914-) ở khoa Vật lý và Thiên văn của Đại học Pensylvania (Philadelphia, Mỹ), giáo sư người Nhật Bản Masatoshi Koshiba (1926-) ở Trung tâm Quốc tế về Vật lý hạt cơ bản thuộc Đại học Tokyo “do những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn, đặc biệt là việc khám phá ra các nơtrino vũ trụ” và giáo sư người Mỹ gốc Italia Riccardo Giacconi (1931-) - chủ tịch Hiệp hội các trường đại học ở Washington (Mỹ) “do những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn mà chúng dẫn đến việc
  2. phát minh ra các nguồn tia X trong vũ trụ”. Họ đã phát minh ra các phương pháp mới để nghiên cứu các ngôi sao và các thiên hà trong vũ trụ. Davis Jr. và Koshiba đã ghi lại được dấu vết của các hạt vật chất nhỏ bế (gọi là nơtrino) cả bên trong và bên ngoài hệ Mặt Trời. Phát minh của họ cùng với các nghiên cứu thực nghiệm của những nhà khoa học khác sau đó đã tạo điều kiện để chúng ta củng cố giả thiết cho rằng năng lượng Mặt Trời sinh ra từ các phản ứng hạt nhân ở trong nó. Còn Giacconi đã phát minh ra dụng cụ đo tia X đến từ ngoài hệ Mựt Trời. Nhu vậy, các nhà vật lý đoạt Giải Nobel Vật lý năm 2002 là những người đi 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 từ với 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 từ vũ trụ không tới được Trái Đất vì bị lóp khí quyển của Trái Đất hấp thụ. Tuy nhiên, Giacconi dã dò tìm được chúng vì ông đặt các thiết bị dò trong vũ trụ. Ông đã phát hiện ra nguồn phát tia X mà hầu hết các nhà thiên văn cho rằng từ các lỗ đen. Ngoài ra, Giacconi còn chế tạo 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 nghiệp đại học năm 1951 và bảo vệ luận án thạc sĩ năm 1953 đều tại Đại học Tokyo. Năm 1955 ông bảo vệ luận án tiến sĩ vật lý tại Đại học Rochester. Đề tài luận án tiến sĩ của ông về các hiện tượng năng lượng siêu cao trong các tia vũ trụ. Koshiba là công tác viên nghiên cứu tại bộ môn Vật lý, Đại học Chicago (1955-1958) và phó giáo sư tại Viện Nghiên cứu hạt nhân của Đại học Tokyo (1959-1962). Ông là phó giáo sư và giám đốc điều hành của Phòng thí nghiệm Vật lý năng lượng cao và bức xạ vũ trụ, bộ môn Vật lý, Đại học Chicago (1959-1962), phó giáo sư (1963-1970) và giáo sư (1970-1987) tại bộ môn Vật lý, khoa Khoa học, Đại học Tokyo. Tại Đại học Tokyo, ông là giám đốc Phòng thí nghiệm Vật lý năng luợng cao (1974-1976), giám đốc Phòng thí nghiệm cho sự hợp tác quốc tế về vật lý hạt cơ bản (1976-1984) và giám đốc Trung tâm Quốc tế về vật lý hạt cơ bản (1984-1987). Koshiba là giáo sư mời tại DESY và Đại học Hamburg
  3. (1987). Ông là giáo sư Đại học Tokai (1987-1997), giáo sư mời tại CERN (1987- 1988), giáo sư mời của Đại học Chicago (1989), giảng viên Đại học California ở Riverside (1990), học giả nổi bật Serman Fairchild của Viện Công nghệ California (1994), giám đốc văn phòng đại diện của Hội thúc đẩy khoa học của Nhật Bản tại Washington (1995-1997) và học giả mời nổi bật Đại học George Washington (1996-1997). Từ 1998 đến 1999, ông làm việc tại DESY ở Hamburg. Viện Max Planck ở Heidenberg và Garching. Sau đó, ông làm ủy viên hội đồng tại Trung tâm Quốc tế về vật lý hạt cơ bản của Đại học Tokyo. Giáo sư Masatoshi Koshiba đã được trao tặng Das Grosse Verdienstskreuz từ Tổng 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 phủ Nhật 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) của Đại học Sư phạm Scuola ở Pisa (Italia), Doktor der Naturwissenschaften ehrenhalber (1999) từ Đại học Hamburg, Gi ải thưởng Học giả nổi bật Rochester (2000) của Đại học Rochester, Giải thưởng Wolf (2000) của Tổng thống Ixrael, Giải thưởng Panofsky (2002) của Hội Vật lý Mỹ và Giải thưởng Nobel Vật lý (2002). Ông là viện sĩ Viện 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 xạ vũ trụ mà từ đó xuất hiện hai lĩnh vực mới là thiên văn học neutrino và thiên văn học tia X. Giáo sư Raymond Davis Jr. ở Khoa Vật lý và Thiên văn của Đại học Pensylvania ( Philadelphia, Mỹ) và giáo sư Masatoshi Koshiba ở Đại học Tokyo ( Nhật) là hai trong số ba người đoạt giải này " vì những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn, đặc biệt là vì khám phá ra những neutrino vũ trụ". Davis và Koshiba đã ghi lại được dấu vết của các hạt vật chất nhỏ bé ( gọi là neutrino) bên trong và cả bên ngoài Hệ Mặt Trời. Phát minh của họ cùng với các nghiên cứu thực nghiệm của các nhà khoa học khác sau đó đã tạo điều kiện
  4. để các nhà khoa học khác củng cố giả thiết cho rằng năng lượng Mặt Trời sinh ra từ các phản ứng hạt nhân xảy ra bên trong nó. Raymond Davis Jr. sinh ngày 14 tháng 10 năm 1914 tại Washington D.C. ( Mỹ), tốt nghiệp đại học năm 1937, bảo vệ luận án thạc sĩ năm 1940 tại Đại học Maryland và bảo vệ luận án tiến sĩ hóa lý năm 1942 tại Đại học Yale ( Connecticut, Mỹ). Khi nhận Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002 ông là giáo sư danh dự tại Khoa Vật lý và Thiên văn của Đại học Pensylvania. Trong những năm 1942-1946 ông phục vụ trong không quân Mỹ và 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 chế chính 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 tại Đại học Pensylvania từ năm 1985 nhưng vẫn duy trì công việc tại Brookhaven như một cộng tác viên nghiên cứu. Raymond Davis Jr. là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia và Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Mỹ. Ông đã được trao nhiều phần thưởng cao quí như Giải thưởng Cyrus B. Comstock năm 1978 từ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, Giải thưởng Tom W. Bonner năm 1988 từ Hội Vật lý Mỹ, Giải thưởng W.K.H. Panofsky năm 1992 từ Hội Vật lý Mỹ, Giải thưởng Bruno Pontecorvo năm 1999 từ Liên 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 Hội đồng nghiên cứu mẫu Mặt Trăng của Cơ quan Nghiên cứu Hàng không và Vũ trụ Quốc gia NASA (National Aeronautics & Space Administration). Hội đồng này có nhiệm vụ phân tích bụi và đá Mặt Trăng lấy về từ chuyến bay lịch sử đầu tiên của NASA lên Mặt Trăng trên tàu vũ trụ Apollo 11. Ông và vợ ông là Anna sống ở Blue Point, New York và có 5 người con đều đã trưởng thành.
  5. Bây giờ nói kỹ hơn về thành tựu của Raymond Davis Jr. mà nhờ đó ông nhận được Giải thưởng Nobel danh giá. Ở thế kỷ XIX đã có những cuộc bàn luận sôi nổi về nguồn năng lượng Mặt Trời. Có một lý thuyết cho rằng các phản ứng 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 thọ của Mặt Trời là ngắn so với tuổi thọ Trái Đất ( tuổi thọ của Mặt Trời là 200 triệu năm so với tuổi thọ Trái Đất mà ngày nay chúng ta biết là vào khoảng 5 tỷ năm). Năm 1920, một thực nghiệm chỉ ra rằng một nguyên tử heli có khối lượng nhỏ hơn so với bốn nguyên tử hiđro. Nhà vật lý thiên văn Arthus Eđington phát hiện ra rằng các phản ứng hạt nhân trong đó hiđro được biến đổi thành heli có thể là cơ sở cho sự cung cấp năng lượng của Mặt Trời khi sử dụng công thức Albert Einstein E = mc2. Sự biến đổi của hiđro thành heli trong Mặt Trời dẫn đến hai neutrino cho mỗi hạt nhân heli mà nó được tạo ra do một loạt phản ứng. Đó là cách giải thích của một số nhà khoa học khác trong đó có nhà vật lý đoạt Giải thưởng Nobel Hans Bethe. Hầu hết các nhà khoa học không có khả năng thực tế tìm thấy các neutrino để kiểm nghiệm lý thuyết đó. Neutrino là hạt cơ bản đã được tiên đoán từ đầu nh ững năn 1930 bởi nhà vật lý Mỹ gốc 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 Mỹ Frederick Reines (1918-) ( Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1995) và Clyde L. Cowan (1919-1974) mới phát hiện được neutrino bằng thực nghiệm. Trong những thí nghiệm của Reines đã sử dụng những phản ứng trong một lò phản ứng hạt nhân mà nó sinh ra một dòng lớn của các neutrino. Hạt neutrino được tạo ra từ các phản ứng hạt nhân tại tâm của các ngôi sao như Mặt Trời khi hạt nhân hiđro kết hợp với hạt nhân heli. Dòng của các neutrino từ Mặt Trời ước tính được là rất lớn. Hàng nghìn tỷ neutrino Mặt Trời đi qua cơ thể của chúng ta trong mỗi giây mà chúng ta không để ý đến. Lý do là vì những neutrino này phản ứng rất yếu với vật chất và chỉ một trong số 1 000 tỷ neutrino Mặt Trời bị dừng lại trên đường đi của nó qua Trái Đất. Sở dĩ phải mất một thời gian rất lâu các nhà khoa học mới chứng minh được sự tồn tại của neutrino là vì hạt này có khối lượng rất nhỏ và không có điện tích.
  6. Nó có thể đi xuyên qua hàng triệu kilomet vật chất mà không gây ra hiệu ứng gì. Vào cuối những năm 1950, Raymond Davis Jr. là nhà khoa học duy nhất chứng minh được sự tồn tại của neutrino Mặt Trời mặc cho khả năng kém của nó. Trong khi hầu hết các phản ứng trong Mặt Trời sinh ra các neutrino với năng lượng nhỏ đến mức chúng rất khó bị phát hiện có một phản ứng hiếm sinh ra một neutrino có năng lượng cao. Nhà vật lý Italia Bruno Pontecorvo đề xuất rằng có thể phát hiện ra neutrino này sau khi nó phản ứng với một hạt nhân clo tạo ra một hạt nhân agon và một electron. Hạt nhân agon này có tính phóng xạ và thời gian sống khoảng 50 ngày. Vào những năm 1960 Davis đặt một thùng dài 14,6 mét, đường kính 6,1 mét và chứa 615 tấn tetracloroetylen lỏng sạch tại một mỏ vàng ở Nam Dakota ( Mỹ). Đây là bộ dò của Davis lần đầu tiên trong lịch sử chứng minh được sự tồn tại của neutrino Mạt Trời. Tất cả có khoảng 2.1030nguyên tử clo ở trong thùng. Ông tính rằng mỗi tháng gần 20 neutrino phản ứng với clo hay nói cách khác sinh ra 20 nguyên tử agon. Cách tiếp cận ban đầu của Davis là phát triển một phương pháp để tách các nguyên tử agon này và đo số lượng của chúng. Ông giải phóng khí heli qua chất lỏng clo và các nguyên tử agon bám theo nó - một thành công khó hơn đáng kể so với tìm kiếm một hạt cát riêng trong toàn bộ sa mạc Sahara. Thực nghiệm này đã thu thập số liệu cho đến năm 1994 và cuối cùng gần 2 000 nguyên tử agon đã được tách ra. Tuy nhiên, nó ít hơn so với mong đợi. Như vậy nhờ thiết bị của mình Daví đã nhận biết được một số hạt neutrino - tổng cộng là 2 000 hạt - đến từ Mặt Trời trong suốt 30 năm. Và điều đó đã chứn tỏ rằng có phản ứng hạt nhân tại tâm vần thái dương của chúng ta. Bằng các thực nghiệm kiểm tra, Davis đã chỉ ra rằng không có nguyên tử agon nào thoát ra ở trong thùng clo và do đó dường như hiểu biết của chúng ta về các quá trình này trong Mặt Trời là không đầy đủ hoặc một số neutrino đã biến mất trên đường đi của chúng tới Trái Đất. Nhà vật lý Nhật Bản Masatoshi Koshiba là người đầu tiên lặp lại phát hiện của Davis và ông đã chứng minh rằng nguồn gốc của các hạt neutrino chính là Mặt Trời. Trong lúc đang diễn ra thực nghiệm của Davis, ông cùng với các cộng sự của
  7. mình xây dựng một bộ dò khác mang tên là Kamiokande. Nó được đặt ở một mỏ của Nhật Bản và bao gồm một thùng rất lớn chứa đầy nước. Khi các neutrino chuyển qua thùng này, chúng có thể tương tác với các hạt nhân nguyên tử ở trong nước. Phản ứng này dẫn đến giải phóng một electron, sinh ra những lóe sáng nhỏ. Thùng được bao quanh bởi các bộ khuếch đại sáng mà chúng có thể bắt giữ những lóe sáng này. Bằng cách điều chỉnh độ nhạy của các bộ dò có thể chứng minh sự tồn tại của các neutrino và xác nhận kết quả của Davis. Ngày 23 tháng 2 năm 1987 nhóm của Koshiba đã phát hiện ra neutrino từ vụ nổ sao siêu mới cực xa (supernova) và thu được 12 neutrino trong tổng cộng 1026 neutrino phóng ngang qua. Những khác biệt cơ bản giữa thí nghiệm của Davis và thí nghiệm của Koshiba là ở chỗ thí nghiệm của Koshiba ghi nhận thời gian cho các sự kiện và hạy về hướng. Do đó, lần đầu tiên có thể chứng minh rằng các neutrino đến từ Mặt Trời. Các phát minh của Davis và Koshiba và thiết bị do họ xây dựng đã tạo ra nền tảng cho một lĩnh vực mới là thiên văn học neutrino mà nó có tầm quan trọng đặc biệt đối với vật lý hạt cơ bản, vật lý thiên văn và vũ trụ học. Mẫu chuẩn ( Standard Model) đối với các hạt cơ bản sẽ cần phải sửa đổi nếu các neutrino có khối lượng và khối lượng này có ý nghĩa lớn đối với khối lượng tập hợp của vũ trụ. Các nghiên cứu đã thiết kế nhằm xác nhận hoặc bác bỏ lý thuyết dao động neutrino đang diễn ra tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới. Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002 được trao cho công dân Mỹ gốc Italia Riccardo Giacconi - Chủ tịch Công ty liên hợp Các trường Đại học Liên kết ( Associated Universities, Inc.) và giáo sư nghiên cứu tại Đại học John Hopkins " vì những đóng góp tiên phong cho vật lý thiên văn mà chúng dẫn đến phát minh ra các nguồn tia X vũ trụ". Giải thưởng này cũng được trao cho Raymond Davis Jr. ở Đại học Pensylvania và Masatoshi Koshiba ở Đại học Tokyo do những công trình của họ về vật lý thiên văn neutrino. Riccardo Giacconi sinh năm 1931 tại Genoa (Italia) và bảo vệ luận án tiến sĩ vật lý năm 1954 tại Đại học Milan (Italia). Sau một ít năm học tập và thực tập sau tiến sĩ về vật lý hạt cơ bản tại các trường đại học ở Milan, Indiana và Princeton, năm 1959 Giacconi tham gia vào Công ty Khoa học và Kỹ thuật Mỹ ASE ở
  8. Cambridge ( Massachusetts, Mỹ). Ông có nhiệm vụ khởi xướng các hoạt động nghiên cứu không gian cho công ty khi sử dụng sự tài trợ của Liên bang. Chỉ với một ít người ban đầu, Bộ phận Hệ thống và Nghiên cứu Không gian SR & SR của ASE đã phát triển nhanh chóng và có khoảng 500 người vào năm 1970. Công việc của SE & SD bao gồm thiết kế và triển khai phần cứng không gian ( space harkware) cũng như thu thập và xử lý dữ liệu cho một số chương trình nghiên cứu do Bộ Quốc phòng và Cơ quan nghiên cứu Hàng không và Vũ trụ Quốc gia NASA tài trợ. Năm 1962, nhóm của tiến sĩ Giacconi lần đầu tiên đã thành công trong việc phát hiện ra nguồn tia X ngoài Mặt Trời. Năm 1963 nhòm này đã thu được bức tranh tia X Mặt Trời đầu tiên khi sử dụng một kính thiên văn tia X do họ thiết kế và chế tạo. Năm 1963, Giacconi đề xuất một thiết bị mang tên là Nhà thám hiểm ( Explorer) thiên văn tia X. Vệ tinh nổi tiếng " UHURU" xuất phát từ ý tưởng của Giacconi và là bước quan trọng cho khả năng quan sát của thiên văn tia X. Tiếp theo những nghiên cứu tia X Mặt Trời ban đầu, một chương trình quan trọng khởi xướng từ năm 1968 và kết thúc bởi chuyến bay của kính thiên văn tia X SO-54 trên Skylab của ATM. Năm 1970, Mỹ bắt đầu triển khai chương trình xây dựng kính thiên văn tia X 1,2 mét để nghiên cứu các nguồn ngoài Mặt Trời . Chương trình này được sửa đổi năm 1973 và cuối cùng dẫn đến đợt bay của Đài Thiên văn " Einstein" được phóng thành công năm 1978. Giacconi có trách nhi ệm cả về phương diện khoa học cũng như quản lý cho toàn bộ các chương trình nói trên. Vào cuối những năm 1960, Giacconi đảm đương thêm trách nhiệm đối với các bộ phận sản phẩm thương mại và đào tạo huấn luyện của Công ty ASE. Năm 1969 ông là Phó Chủ tịch điều hành của ASE. Năm 1973, Giacconi tham gia giảng dạy tại Đại học Harvard và trở thành Giám đốc cộng tác của Bộ phận Vật lý thiên văn năng lượng cao của Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian. Trong những hoạt động quan trọng nhất của bộ phận này dưới sự lãnh đạo của Giacconi bao gồm việc thiết lập phương hướng khoa học đối với chương trình của Đài Thiên văn Einstein, chế tạo phần cứng và
  9. phần mềm để thu thập và xử lý dữ liệu của Đài Thiên văn này, thiết lập và tiến hành Chương trình Quan sát viên Khách ( Guest Observer Program). Năm 1981, Giacconi được chỉ định làm Giám đốc của Viện Khoa học Kính Thiên văn Không gian của Đại học John Hopkins ở Baltimore ( Maryland). Ông còn là giáo sư thiên văn tại Khoa Vật lý và Thiên văn của Đại học John Hpokins. Viện Khoa học Kính Thiên văn Không gian chịu sự quản lý của Liên hiệp các trường Đại học phục vụ cho nghiên cứu thiên văn của NASA và là trung tâm nghiên cứu Kính Thiên văn Không gian Hubble HST ( Hubble Space Telescope). Tiến sĩ Giacconi được chỉ định làm Tổng Giám đốc của Đài Thiên văn Nam Âu ESO ( European Southern Observatory) - một tổ chức liên chính phủ của tám quốc gia châu Âu vào tháng 12 năm 1992. ESO điều hành một số các thiết bị quan trắc ở Chile thay mặt cho cộng đồng thiên văn châu Âu và hiện nay đang tiến hành xây dựng các hệ thống kính thiên văn lớn nhất và hiện đại nhất trên thế giới. Một trong những kính thiên văn nổi tiếng ở đây là Kính Thiên văn rất lớn VLT ( Very Large Telescope). Nó bao gồm bốn kính thiên văn 8 mét và một số kính thiên văn phụ. Giacconi là tác giả của các cuốn sách về thiên văn tia X và đã công bố trên 180 bài báo về các chủ đề của vật lý thiên văn. Năm 1987 ông được trao Giải thưởng Wolf Vật lý do những đóng góp tiên phong trong lĩnh vực vật lý thiên văn tia X. Năm 1991, ông là giáo sư vật lý tại Khoa Vật lý của Đại học Milan và ở đó ông giảng bài về thiên văn tia X. Giacconi làm Tổng Giám đốc của ESO cho đến 30 tháng 6 năm 1999. Từ ngày 1 tháng 7 năm 1999 ông là Chủ tịch Công ty liên hợp Các trường Đại học Liên kết AUI ( Associated Universities, Inc.) có trụ sở tại Washington DC. AUI điều hành Đài Thiên văn Vô tuyến Quốc gia NRAO ( National Radio Astrônmy Observatory) theo một thoả thuận hợp tác với Liên đoàn Khoa học Quốc gia NSF ( National Sciênc Foundation). Ông tiếp tục những cố gắng của mình khi còn làm việc ở ESO nhằm xây dựng và triển khai hoạt động thiết bị ALMA ( Atacama Large Millimeter Array) ở phía Bắc Chile. Dự án ALMA đang được thực hiện thông qua sự hợp tác quốc tế giữa Bắc Mỹ ( Mỹ và Canada) và một côngxoocxiom châu Âu với khả năng tham gia
  10. của Nhật Bản trong tương lai. Trong lúc làm Chủ tịch AUI, Giacconi là giáo sư nghiên cứu của Đại học John Hopkins. Ông còn tham gia vào một số hội đồng cao cấp, các cơ quan tư vấn và các hội thảo liên quan đến chính sách khoa học của Mỹ. Riccardo Giacconi đã nhận được nhiều phần thưởng cao quí như Huy chương Elliot Cresson năm 1980 của Viện Franklin, Huy chương Bruce năm 1981, Giải thưởng Dannie Heineman về Vật lý thiên văn năm 1981 của Viện Vật lý Mỹ và Hội Thiên văn Mỹ, Huy chương vàng năm 1982 của Hội Thiên văn Hoàng gia. Giải thưởng Wolf năm 1987 của Liên đoàn Wolf, Giải thưởng Marcel Grossmann năm 2000 của Trung tâm Quốc tế về Vật lý thiên văn tương đối tính và Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002. Các tia X do Wilhelm Rontgen phát minh năm 1895 nhanh chóng được sử dụng rộng rãi trong vật lý và kỹ thuật trên khắp thế giới. Các nhà thiên văn nghiên cứu loại bức xạ này sau đó khoảng nửa thế kỷ do bức xạ tia X mặc dù dễ dàng xuyên qua mô con người và các vật rắn khác nhưng hầu như hoàn toàn bị hấp thụ bởi không khí trong lớp khí quyển dày của Trái Đất. Đến khoảng những năm 1940 khi kỹ thuật tên lửa phát triển, các nhà thiên văn mới có thể đưa các thiết bị lên đủ cao trong khí quyển để đo đạc bức xạ tia X. Bức xạ tia X đầu tiên ở bên ngoài Trái Đất được ghi lại vào năm 1949 bởi các thiết bị đặt trên một tên lửa và do Herbert Friedman và các cộng sự thực hiện. Friedman chỉ ra rằng bức xạ này xuất phát từ các vùng trên bề mặt của Mặt Trời với các đốm đen và bùng nổ và từ các quầng xung quanh có nhiệt độ một vài triệu độ C. Nhưng loại bức xạ này rất khó ghi lại nếu Mặt Trời ở quá xa như các ngôi sao khác trong dải Ngân hà. Năm 1959 Riccardo Giacconi khi đó 28 tuổi đã bắt đầu xây dựng một chương trình nghiên cứu không gian cho một công ty. Giacconi đã chỉ ra các nguyên tắc để chế tạo một kính thiên văn tia X. Kính này thu thập bức xạ với các gương cong có dạng nón mà trên nó bức xạ rơi vào theo hướng nghiêng và bị phản xạ hoàn toàn. Hiện tượng xảy ra giống như khi một phong cảnh được phản chiếu trong không khí ở trên một con đường rải nhựa trong một ngày hè nóng bức.
  11. Nhóm của Giacconi đã tiến hành các thực nghiệm trên tên lửa để cố gắng chứng minh sự tồn tại của bức xạ tia X từ vũ trụ. trước hết nhằm kiểm tra xem Mặt Trăng có thể phát ra bức xạ tia X hay không khi chịu ảnh hưởng của Mặt Trời. Trong một thực nghiệm, một tên lửa bay ở độ cao lớn trong sáu phút. Không có bức xạ nào từ Mặt Trăng có thể ghi lại được nhưng một nguồn mạnh một cách đáng ngạc nhiên ở một khoảng cách lớn hơn đã được ghi lại khi tên lửa quay và và các bộ dò của nó quét lên bầu trời. Hơn nữa, Giacconi đã phát hiện thấy một phông của bức xạ tia X phân bố đều ngang qua bầu trời. Thiết bị đo đạc tia X nằm trong phần đầu của tên lửa Aerobee đã được Giacconi và nhóm của ông phóng lên tháng 6 năm 1962 và thiết bị này lần đầu tiên dò tìm thấy một nguồn bức xạ tia X nằm bên ngoài hệ Mặt Trời. Nó dài khoảng một mét và chứa ba ống đếm Geiger với các cửa sổ có thể thay đổi bề dày nhằm xác định năng lượng của bức xạ. Những phát hiện không mong đợi này đã thúc đẩy sự phát triển của thiên văn học tia X. Phương pháp nhằm xác định hướng của bức xạ đã được cải tiến và có thể nhận diện các nguồn với các quan sát đo đạc trong ánh sáng thông thường. Nguồn phát hiện thấy trong thực nghiệm thành công lần đầu tiên là một ngôi sao tử ngoại xa trong chòm sao Scorpio gọi là Scorpiuss X-1 ( X nghĩa là tia X, 1 nghĩa là lần đầu tiên). Các nguồn quan trọng khác là các ngôi sao trong chòm sao Swan mang tên là Cygnus X-1, X-2 và X-3. Hầu hết các nguồn mới phát hiện là các ngôi sao đôi trong đó một ngôi sao bay theo một quĩ đạo hẹp xung quanh một thiên thể khác rất chặt là sao neutron hoặc có thể là một lỗ đen. Một vụ nổ sao mới rực sáng ( supernova) có thể tạo ra một sao neutron hoặc một lỗ đen. Một sao neutron đặc hơn 1 000 tỷ lần so với một sao thông thường và gồm các neutron xếp chặt. Sao neutron có đường kính 10 - 15 km và khối lượng bằng khoảng một vài lần khối lượng của Mặt Trời. Các dòng khí ở phía ngoài ngôi sao suy giảm về phía thiên thể chặt và tăng tốc trong trường hấp dẫn mạnh của nó cho đến tốc độ rất cao. Khi các nguyên tử khí va chạm với nhau và giảm tốc ở bề mặt của ngôi sao neutron, bức xạ tia X mạnh được giải phóng do từ trường của nó. Tuy nhiên, khó thực hiện được các nghiên cứu này do thời gian quan sát khả dĩ từ các khí cầu và tên lửa quá ngắn. Để kéo dài thời gian quan sát, Giacconi thiết kế một vệ tinh để quan sát đo đạc bức xạ tia X trên bầu trời. Vệ tinh này được phóng lên năm 1970 từ Kenya và
  12. mang tên là UHURU. Thực nghiệm này nhạy hơn mười lần so với các thực nghiệm trên tên lửa và mỗi tuần vệ tinh ở trên quỹ đạo nó cho nhiều kết quả hơn tất cả các thực nghiệm trước đó trong cùng thời gian. Tuy nhiên, lúc đó chưa có kính thiên văn tia X nào đưa vào trong không gian cho hình ảnh rõ nét. Kính thiên văn tia X với chất lượng hình ảnh tốt do Giacconi chế tạo và đưa vào sử dụng năm 1978. Nó mang tên là Đài Thiên văn tia X Einstein và có khả năng cung cấp những hình ảnh tương đối nét của vũ trụ ở các bước sóng tia X. Độ nhạy của nó đã được cải tiến và nó có thể phát hiện được các thiên thể yếu hơn một triệu lần so với Scorpius X-1. Kính thiên văn này đã tạo ra một số lớn các phát minh. Nhiều ngôi sao đôi tia X đã được nghiên cứu một cách chi tiết, nhất là một số các thiên thể được cho là chứa các lỗ đen. Các ngôi sao thông thường hơn lần đầu tiên cũng có thể được xem xét bằng bức xạ tia X. Những tàn dư của những sao mới rực sáng đã được phân tích, các ngôi sao tia X trong các thiên hà ở ngoài dải Ngân hà đã bị phát hiện và những sự bùng nổ của bức xạ tia X từ các thiên hà phóng xạ xa có thể được kiểm tra một cách chặt ché hơn. Bức xạ tia X từ chất khí ở giữa các thiên hà trong các nhóm thiên hà giúp cho các nhà khoa học rút ra các kết luận về hàm lượng chất tối của vũ trụ. Năm 1976 Giacconi đã xây dựng Đài Thiên văn tia X lớn hơn và nó được phóng lên năm 1999. Nó mang tên là Chandra để ghi nhớ tên tuổi của nhà vật lý thiên văn đã đoạt Giải thưởng Nobel Vật lý Subrahmanyan Chandrasekhar. Chandra đã cung cấp những bức ảnh chi tiết một cách khác thường về các thiên thể nhờ bức xạ tia X giống như các bức ảnh chụp từ kinh thiên văn không gia Hubble hoặc các kính thiên văn mới trên Trái Đất sử dụng ánh sáng nhìn thấy. Nhờ thiên văn học tia X và những người khai phá ra nó. đặc biệt là Giacconi, bức tranh vũ trụ của chúng ta đã thay đổi một cách cơ bản. Năm mươi năm trước đây, quan điểm của chúng ta về vũ trụ là một bức tranh của các ngôi sao và các chòm sao nằm ở trạng thái cân bằng mà ở đó bất kỳ thay đổi nào xảy ra rất chậm và từ từ. Hiện nay chúng ta biết rằng vũ trụ cũng là nơi xảy ra những thay đổi cực nhanh mà trong đó những lượng năng lượng khổng lồ được giải phóng trong các quá trình tồn tại dưới một giây có liên quan tới các thiên thể không lớn hơn nhiều
  13. so với Trái Đất nhưng cực chặt. Những nghiên cứu về các quá trình trong các thiên thể này và ở các phần trung tâm của các lõi thiên hà phóng xạ chủ yếu dựa vào các số liệu rút ra từ thiên văn học tia X. Một tập hợp mới tuyệt vời về các thiên thể quan trọng và kỳ lạ đã được phát hiện và nghiên cứu. Bây giờ vũ trụ dường như đặc biệt hơn nhiều so với vũ trụ mà chúng ta tin tưởng 50 năm trước đây và điều đó nhờ vào thiên văn học tia X. c

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản