SỰ KIỆN NOBEL VẬT LÝ 1994

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải Nobel Vật lý năm 1994 được trao cho giáo sư người Canađa Bertram N. Brockhouse tại Đại học McMaster ở Hamilton (Ontario, Canađa) "do sự phát triển quang phổ neutron" và giáo sư người Mỹ Clifford G. Shull tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Cambridge (Massachusetts, Mỹ) "do sự phát triển kỹ thuật nhiễu xạ neutron".

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: SỰ KIỆN NOBEL VẬT LÝ 1994

GIẢI NOBEL VẬT LÝ 1994 Giải Nobel Vật lý năm 1994 được trao cho giáo sư người Canađa Bertram N. Brockhouse tại Đại học McMaster ở Hamilton (Ontario, Canađa) "do sự phát triển quang phổ neutron" và giáo sư người Mỹ Clifford G. Shull tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Cambridge (Massachusetts, Mỹ) "do sự phát triển kỹ thuật nhiễu xạ neutron". Hai nhà khoa học này đã có "những đóng góp mở đầu cho sự phát triển của các kỹ thuật tán xạ neutron trong các nghiên cứu chất ngưng tụ". Phần lớn mọi người đều biết rằng các phương pháp tia X và kính hiển vi có thể được sử dụng để nghiên cứu các vật một cách chi tiết. Mặc dù các phương pháp này đã được cải tiến tinh vi, chúng không phải luôn luôn đáp ứng đầy đủ các yêu cầu nghiên cứu. Brockhouse và Shull đã phát triển các kỹ thuật tán xạ neutron và biến chúng trở thành các công cụ phân tích có hiệu quả đối với cả chất rắn và chất lỏng ngưng tụ. Các kỹ thuật tán xạ neutronddax được phát triển trên các lò phản ứng hạt nhân tương đối đơn giản, không quá mạnh và sẵn có một thời gian ngắn sau chiến tranh thế giới lần thú II. Những phát triển này dẫn đến các thiết bị lớn hiện nay dùng cho nghiên cứu chất ngưng tụ ở Pháp, Anh và Mỹ.
Các kỹ thuật tán xạ neutron dựa trên cơ sở sử dụng các neutron thoát ra khỏi lò phản ứng hạt nhân. Khi các neutron bị tán xạ bởi các nguyên tử ở trong mẫu nghiên cứu, các hướng của chúng thay đổi phụ thuộc vào các vị trí tương đối của các nguyên tử. Điều đó sẽ chỉ ra các nguyên tử được sắp xếp liên quan với nhau như thế nào. Nói cách khác, các neutron tán xạ có thể xác định cấu trúc của mẫu. Hơn nữa, những thay đổi vận tốc của các neutron đem lại thông tin về chuyển động của các nguy ên tử chẳng hạn như các dao động riêng và dao động tập thể của các nguyên tử. Nói cách khác, sự thay đổi vận tốc neutron xác định động lực nguyên tử. Shull giúp trả lời cho câu hỏi "các nguyên tử ở đâu ?" và Brockhouse giúp trả lời cho câu hỏi "các nguyên tử làm gì ?". Các kỹ thuật tán xạ neutron đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong nghiên cứu các chất siêu dẫn gốm mới, sự làm sạch bằng khí xả có xúc tác, các tính chất dẻo của các polyme và cấu trúc virut. Brockhouse và Shull đã có những đóng góp mở đầu tại các lò phản ứng hạt nhân đầu tiên ở Mỹ và Canađa vào những năm 1940 và 1950. Các kỹ thuật tán xạ neutron từ đó đã được phát triển nhanh chóng và các neutron được sử dụng ở mức độ ngày càng lớn để nghiên cứu cấu trúc (sự sắp xếp) và động lực (chuyển động) của chất rắn và chất lỏng. Hiện nay nhiều thiết bị tán xạ neutron được lắp đặt ở nhiều nơi trên thế giới. Chẳng hạn như lò phản ứng dòng cao tại Viện Laue- Langevin ở Grenoble (Pháp) là một cơ sở nghiên cứu lớn của châu Âu được xây dựng vào đầu những năm 1970. Các nghiên cứu ở đây bao gồm cấu trúc và động lực của các chất siêu dẫn gốm mới (Giải Nobel Vật lý năm 1987 được trao cho Bednorz và Muller), chuyển động phân tử trên bề mặt liên quan đến sự làm sạch khí xả có xúc tác, cấu trúc của các virut và cách tự bảo vệ của chúng chống lại sự khử nước, mối liên hệ giữa các cấu trúc trật tự và hỗn độn của các polyme và các tính chất dẻo của chúng (Giải Nobel Vật lý năm 1991 được trao cho de Gennes). Một máy gia tốc trên cơ sở nguồn neutron (ISIS) với các mục đích tương tự đã được xây dựng tại Phòng thí nghiệm Rutherford Appleton ở Anh và có một biến thể 1990 của thiết bị Grenoble tại Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NIST) ở Mỹ. Hiện nay còn có nhiều thiết bị mới hiện đại được lắp đặt ở châu Âu, Mỹ và
châu Á. Nhờ các thiết bị này, người ta hi vọng thu được hiểu biết mới cơ bản nhằm phát triển các ứng dụng công nghệ (bộ nhớ máy tính) và các ứng dụng môi trường (hóa học về sự ô nhiễm). Trên hình vẽ minh họa chỉ ra các neutron từ một lò phản ứng hạt nhân có thể được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc và động lực nguyên tử như thế nào. Ở phần bên trái của hình vẽ, chùm neutron bị phản xạ trước tiên ở bên trong một tinh thể. Do bản chất sóng của các neutron - một đặc tính của tất cả các hạt chuyển động - và sự sắp xếp của các nguyên tử trong mạng tinh thể, các neutron phản xạ theo một hướng nào đó sẽ có một bước sóng xác định (theo điều kiện Bragg). Nếu đặt tinh thể ở một góc thích hợp có thể lựa chọn ra một bước sóng nào đó của neutron phản xạ. Các neutron "đơn sắc" này khi đó được chiếu vào mẫu nghiên cứu. Do các neutron là các hạt trung hòa điện, chúng có khả năng đâm xuyên lớn và do đó có thể xem xét toàn bộ mẫu. Hầu hết các neutron rời mẫu với năng lượng không thay đổi (tán xạ đàn hồi) và theo các hướng nào đó (nhiễu xạ). Bằng cách đếm các neutron trong một máy dò quay có thể thu được hình ảnh nhiễu xạ mà nó chỉ ra các vị trí tương đối của các nguyên tử trong mẫu. Clifford G. Shull được trao Giải Nobel do đưa ra biến thể này của kỹ thuật tán xạ neutron. Ông đã chỉ ra các neutron có thể được sử dụng để xác định cấu trúc nguyên tử của một chất như thế nào. Phần bên phải của hình vẽ đưa ra nguyên lý cơ bản mà Brockhouse sử dụng. Các neutron từ lò phản ứng được làm cho đơn sắc nhờ một tinh thể quay xung quanh trục 1. Khi các neutron xuyên vào mẫu quay xung quanh trục 2, chúng có thể gây ra dao động hoặc làm dừng dao động của các nguy ên tử mẫu. Các chuyển động này mà tất cả các nguyên tử đều tham gia một cách tập thể được gọi là các phônn. Nếu neutron làm phát sinh phonon thì tự nó mất năng lượng (tán xạ không đàn hồi). Khi các neutron rời mẫu, năng lượng của chúng bị phân tích trong một tinh thể quay xung quanh trục 3 và cuối cùng chúng được ghi lại trong một máy dò. Khi sử dụng loại thiết bị này (nó là một quang phổ kế ba trục) có thể nghiên cứu các chuyển động (động lực) của một vật liệu hoặc một tinh thể. Bertram N. Brockhouse được trao Giải Nobel do đưa ra kỹ thuật này (quang phổ neutron) để nghiên cứu chất ngưng tụ.
Vào cuối chiến tranh thế giới lần thứ II, các nhà nghiên cứu ở Mỹ có khả năng tạo ra các dòng neutron lớn từ các lò phản ứng hạt nhân tương đối nhỏ. Các neutron được coi như các viên gạch xây dựng trong hạt nhân nguyên tử trong hơn một thập kỷ (Chadwick được trao Giải Nobel Vật lý năm 1935 do phát minh neutron). Năm 1942 Enrrico Fermi đã chỉ ra rằng các neutron từ sự phân hạch hạt nhân urani có thể hỗ trợ một phản ứng dây chuyền có điều khiển. Trước đó, Fermi đã phát hiện ra rằng các neutron chậm (các neutron nhiệt) có khuynh hướng phản ứng mạnh hơn nhiều so với các neutron nhanh (nhờ phát hiện này và các phát hiện khác, Fermi được trao Giải Nobel Vật lý năm 1938). Đó là tính chất đặc biệt của các neutron chậm và nhờ đó chúng thích hợp để nghiên cứu vị trí và chuyển động của các nguy ên tử. Thậm chí trước khi đưa các lò phản ứng hạt nhân vào nghiên cứu, các kết quả sử dụng nguồn neutron đơn giản cũng chứng tỏ rằng các chùm neutron có thể được sử dụng để nghiên cứu chất rắn và chất lỏng. Tuy nhiên, có nhiều khó khăn cần phải vượt qua trước khi các khả năng này trở thành hiện thực. Tại lò phản ứng hạt nhân ở Oak Ridge (Mỹ), E. O. Wollan lập một nhóm nghiên cứu nhằm xem xét các khả năng phát triển các chùm và thiết bị neutron để xác định cấu trúc. Shull đã sớm tham gia nhóm này và sớm đóng một vai trò quan trọng. Nhóm này sau đó đã phối hợp nghiên cứu với các nhóm khác. Các nghiên cứu của Shull về các tinh thể đơn giản đã tạo ra cơ sở để các nhà tinh thể neutron hiện đại giải thích các cấu trúc rất phức tạp. Hyđro là một trong các nguyên tố phổ biến nhất trong chất sinh học. Nó cũng có mặt ở nhiều dạng chất vô cơ quan trọng về mặt kỹ thuật. Việc xác định vị trí của hyđro trong cấu trúc của các chất nói trên không thể thực hiện được trên thực tế khi sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X (von Laue, cha con Bragg được trao các Giải Nobel Vật lý năm 1914, 1915 nhờ phát minh phương pháp này) do nguyên tử hyđro không bị tán xạ đáng kể bởi bức xạ tia X. Các chùm tia X bị tán xạ dựa vào các electron trong các nguyên tử nhiễu xạ, còn nguyên tử hyđro chỉ có một electron. Trái với điều này, hạt nhân của nguyên tử hyđro là proton tạo ra một tâm tán xạ neutron rất tốt và vị trí của nó do đó có thể được xác định nhờ nhiễu xạ neutron. Nhờ các thực nghiệm thành công đầu tiên của mình, Shull đã mở ra một
lĩnh vực nghiên cứu rất lớn nhằm tìm hiểu xem hyđro được liên kết như thế nào trong chẳng hạn như băng, các hyđrua kim loại và các hợp chất hữu cơ. Các neutron là các nam châm nhỏ và chúng giống như các nguyên tử của một vật liệu từ. Khi một chùm neutron va chạm với một vật liệu như thế, các neutron có thể thay đổi hướng do tương tác từ với các nguyên tử của vật liệu. Điều này sinh ra một loại nhiễu xạ neutron mới (loại được mô tả trước đó dựa trên cơ sở tương tác của neutron với hạt nhân nguyên tử) mà nó có thể được sử dụng để nghiên cứu các định hướng tương đối của các nam châm nguyên tử nhỏ. Trong lĩnh vực ứng dụng này, phương pháp tia X không có hiệu quả và phương pháp nhiễu xạ neutron chiếm địa vị độc tôn. Shull chỉ ra các neutron có thể bộc lộ các tính chất từ của các kim loại và hợp kim như thế nào. Không thể có nghiên cứu từ hiện đại nếu không có sự trợ giúp của các neutron. Trong lúc Shull phát triển kỹ thuật tán xạ neutron trên cơ sở sự nhiễu xạ của các neutron tán xạ đàn hồi (tán xạ xảy ra không có sự thay đổi năng lượng), Brockhouse tại lò phản ứng của Phòng thí nghiệm Chalk River ở Canađa tập trung chủ yếu vào tán xạ không đàn hồi. Trong tán xạ này, các neutron mất một phần năng lượng cho vật liệu hoặc nhận năng lượng từ vật liệu. Ông thiết kế quang phổ kế ba trục như mô tả trên đây và phát triển phương pháp luận để nghiên cứu phổ năng lượng của các neutron khi chúng bị tán xạ. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các tính chất của neutron và khả năng thực nghiệm phi thưoừng. Chỉ nhờ các đóng góp của Brockhouse, kỹ thuật tán xạ neutron không đàn hồi mới trở thành một công cụ có hiệu quả trong vật lý chất ngưng tụ. Các neutron có những tính chất tán xạ độc nhất vô nhị vì năng lượng của chúng có cùng bậc độ lớn so với năng lượng của các phonon trong chất rắn và chất lỏng. Trong thời gian từ năm 1955 đến năm 1960, các nghiên cứu tiên phong của Brockhouse không có các nghiên cứu tương tự trong quang phổ neutron. Điều này cho phép phát triển kỹ thuật tán xạ neutron không đàn hồi thành một nguồn thông tin duy nhất theo nhiều cách và nguồn thông tin này làm thay đổi cơ bản khả năng của chúng ta trong việc xác định động lực nguyên tử như các dao động nguyên tử trong các tinh thể, các chuyển động khuếch tán trong các chất lỏng và các thăng giáng trong vật liệu từ. Thông tin như vậy đóng góp tích cực cho việc làm sáng tỏ các lực liên kết
các nguyên tử với nhau trong các vật rắn và nó xác định chẳng hạn như sự chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Số các nguyên tử trong một lượng chất vĩ mô là rất lớn và do đó sinh ra nhiều loại chuyển động khác nhau trong các chất rắn và chất lỏng. Mối liên hệ giữa năng lượng và bước sóng trong các dao động tinh thể gọi là hệ thức tán sắc phonon và nó là một hàm phức tạp. Tuy nhiên, dạng của đường cong tán sắc là đặc trưng cho từng tinh thể và việc xác định đường cong này cung cấp cho chúng ta thông tin có giá trị về các tính chất của các vật liệu. Năm 1955 Brockhouse và A. T. Stewart thông báo các kết quả liên quan đến các phonon trong các tinh thể nhôm và lần đầu tiên họ chỉ ra đường cong tán sắc thực nghiệm cho các tinh thể này. Trong các tinh thể của vật liệu từ như manhetit có thể xảy ra một loại chuyển động sóng tập thể ở bên trong các nam châm nguy ên tử. Các neutron có thể kích thích chuyển động sóng này và Brockhouse là người đầu tiên nghiên cứu và xác định đường cong tán sắc đối với kích thích cơ bản của chuyển động sóng này gọi là magnon. Đối với chuyển động hỗn độn trong chất lỏng, chất nóng chảy cũng như trong nam châm, đầu những năm 1950 L. Van Hove đã đưa ra một lý thuyết trong đó chỉ ra việc nhớ đến một sự sắp xếp nào đó của các nguyên tử dần dần biến mất theo thời gian như thế nào. Các neutron tạo ra khả năng theo dõi sự thay đổi của các cấu trúc nguyên tử theo thời gian. Brockhouse là người đầu tiên chỉ ra bằng thực nghiệm các chức năng “tương quan” hay “nhớ” này có thể được xác định bằng cách sử dụng sự tán xạ neutron trong các thực nghiệm với H2O (nước) và D2O (nước nặng) như thế nào. Các thực nghiệm của ông với chì lỏng đã được tiến hành theo cách thức tương tự và cung cấp mô hình cho các thực nghiệm tiếp theo. Các thực nghiệm như thế là điểm xuất phát cho sự phát triển của các lý thuyết đối với các chất lỏng và các hệ hỗn độn nói chung. Các hiện tượng như động lực mạng và khuếch tán lại thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu thông qua các đóng góp đề cập trên đây và các đóng góp tiếp theo. Các nghiên cứu về cấu trúc và động lực nguyên tử của Bertram N. Brockhouse và Clifford G. Shull nhờ các kỹ thuật tán xạ neutron do họ phát triển đã
cung cấp nguồn thông tin có giá trị chẳng hạn trong phát triển vật liệu mới. Một ví dụ quan trọng là các chất siêu dẫn gốm hiện nay đang được nghiên cứu mạnh mẽ mặc dù chúng chưa được phát triển cho việc sử dụng thương mại. Các phương pháp tán xạ neutron của Brockhouse và Shull sau đó đã được ứng dụng rộng rãi. Hàng nghìn nhà nghiên cứu đang sử dụng tán xạ neutron để nghiên cứu cấu trúc và động lực của các chất siêu dẫn gốm mới, các chuyển động phân tử trên các bề mặt đối với việc điều khiển phát xạ rút khí xúc tác, tương tác giữa các protein và vật liệu di truyền của các virut, mối liên hệ giữa cấu trúc và các tính chất dẻo của các polyme, sự nhớ suy giảm nhanh chóng đối với cấu trúc nguyên tử của một chất nóng chảy kim loại,... Bertram N. Brockhouse sinh ngày 15 tháng 7 năm 1918 tại Lethbridge (Alberta, Canađa) và là con trai của Israel Bertram và Mable Emily (Neville) Brockhouse. Ông có ba anh em. Cha mẹ ông ở một trang trại gần Milk River. Cha ông là mgười gốc Yorkshire, còn mẹ ông là người Illinois. Cha mẹ ông chuyển về Vancouver vào mùa đông năm 1926-1927. Brockhouse học phổ thông ở Vancouver. Ông học trường Tiểu học Trung tâm, trường Tiểu học Lord Roberts, trường Trung cao King George. Sự suy thoái kinh tế làm cho mọi điều trở nên tồi tệ và năm 1935 gia đình ông chuyển đến Chicago để mong có cuộc sống tốt đẹp hơn. Brockhouse đã tốt nghiệp trường trung cao và tham gia mọt số khóa học ban đêm tại Cao đẳng YMCA Trung tâm (nay là Đại học Roosevelt). Ông quan tâm đến các khía cạnh kỹ thuật của vô tuyến, học cách sửa chữa, thiết kế và chế tạo vô tuyến. Chính ham mê kỹ thuật và khả năng toán học đã giúp ông cuối cùng theo đuổi vật lý. Trong thời gian này, ông còn làm trợ lý phòng thí nghiệm trong một công ty điện tử nhỏ có tên là Hãng điều khiển Aubert. Nhưng công ty này ngừng hoạt động trong sự suy thoái kinh tế năm 1937. Năm 1938 gia đình ông quay trở lại Vancouver. Ở Chicago, ông bắt đầu sửa chữa vô tuyến và tiếp tục công việc này ở Vancouver. Ngày 26 tháng 9 năm 1939 Brockhouse tham gia Hải quân Hoàng gia Canađa và trở thành một điện báo viên vô tuyến. Ông đã tham gia một khóa học sáu tháng về kỹ thuật điện tại Cao đẳng kỹ thuật Nova Scotta và sau đó tham gia quản lý các thiết bị thử tại Hội đồng nghiên cứu Quốc gia tại Ottawa. Ở đó, ông gặp Doris Isobel Mary Miller và sau đó Miller trở thành vợ ông (1948). Ông rời khỏi hải
quân vào ngày 11 tháng 9 năm 1945 khi kết thúc chiến tranh thế giới. Sau đó ông vào học Đại học British Columbia ngành vật lý và toán học và tốt nghiệp trường này năm 1947. Ông bảo vệ luận án thạc sĩ (1948) và tiến sĩ (1950) về vật lý chất rắn tại Đại học Toronto. Khi đó, trường này là một trong hai trường đại học của Canađa có đào tạo tiến sĩ (trường thứ hai là Đại học McGill ở Montreal). Đề tài luận án thạc sĩ của Brockhouse liên quan đến ảnh hưởng của ứng suất và nhiệt độ lên chất sắt từ và do các giáo sư Hugh Grayson-Smith và James Reekie hưướng dân. Ông hoàn thành chương trình thạc sĩ trong tám tháng. Sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ, Brockhouse làm việc tại Phòng thí nghiệm Chalk River từ năm 1950 đến năm 1959, thực tập 10 tháng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven (1953-1954), trưởng nhánh vật lý neutron của Phòng thí nghiệm Quốc gia Chalk River (CRNL) từ năm 1960 đến năm 1962, giáo sư vật lý tại Đại học McMaster từ năm 1962 đến năm 1984 (trong đó trưởng Khoa Vật lý từ năm 1967 đến năm 1970) và giáo sư vật lý danh dự của Đại học McMaster từ năm 1984 sau khi ông nghỉ hưu. Các thực nghiệm đầu tiên của Brockhouse về tán xạ neutron được thực hiện đối với các nguy ên tố hấp thụ mạnh và các thực nghiệm này đã xác minh công thức Breit-Wigner nổi tiếng. Các thực nghiệm về tán xạ neutron trên Cd, Sm và Gd do Brockhouse, Myer Bloom và D. G. Hurst thực hiện và đã được công bố trên tạp chí Tổng quan vật lý (Physical Review) năm 1951 và Tạp chí nghiên cứu Canađa(Canadian Journal of Research) năm 1953. Sau đó, thiết bị thí nghiệm của Brockhouse đã được cải tiến nhiều và được sử dụng nghiên cứu tán xạ không đàn hồi từ một số vật liệu như nhôm, graphit và kim cương bằng các phương pháp hấp thụ. Nó là thực nghiệm định lượng đầu tiên về về quang phổ neutron chậm và đã được công bố trên tạp chí Tổng quan vật lý. Các thực nghiệm khác bằng các phương pháp hấp thụ do R. D. Lowde và P. A, Egelstaff thực hiện ở Harwell vào thời gian này. Thực nghiệm của Ray Lowde đặc biệt quan trọng vì nó đóng góp lớn cho việc thiết lập khái niệm “sóng spin” trên cơ sở vi mô. Brockhouse sử dụng lò phản ứng dòng cao NRX làm nguồn neutron trong nghiên cứu tán xạ khhong đàn hồi. Trong thời gian làm việc tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven (1953-1954), ông nghiên cứu phương pháp "neutron lạnh" hay còn gọi là phương pháp Filter-Chopper. Năm 1956 nhóm của Brockhouse hoàn
thành việc chế tạo quang phổ kế tinh thể ba trục đầu tiên và A. Stewart cũng chế tạo xong thiết bị Filter-Chopper. Thiết bị của Stewart được sử dụng trong các thực nghiệm về nhôm và vanađi. Brockhouse biến đổi thiết bị này thành "quang phổ kế tinh thể quay" đầu tiên và nó được sử dụng chủ yếu để nghiên cứu các chất lỏng và đa tinh thể tại lò phản ứng dòng cao NRU. Nhóm của Brockhouse còn đưa ra ba sáng kiến công nghệ quan trong khác. Các bộ lọc của các đơn tinh thể lớn hoàn hảo làm lạnh tới các nhiệt độ thấp cho phép cải tiến cơ bản tỷ lệ của các neutron chậm trên các neutron nhanh trong chùm sơ cấp và do đó cả tín hiệu đối với tỷ lệ nền. Phương pháp "máy dò berili" được phát triển bằng cách cho phép quang phổ kế ba trục nhận được các bộ lọc berili đa tinh thể trong chùm tán xạ và do đó nhờ các neutron có năng lượng thay đổi có thể đạt được những phân bố năng lượng theo một cách khác và đôi khi là có lợi. Điều này ngược với phương pháp Filter-Chopper. Cuối cùng là việc sử dụng vật liệu mới là graphit hỏa sinh (pyrolitic) làm bộ lọc và bộ tạo đơn sắc thô. Năm 1962 Brockhouse trở thành giáo sư vật lý tại Đại học McMaster ở Hamilton (Ontario). Ông dạy chủ yếu là vật lý chất rắn, nhiệt động lực học và cơ học thống kê. Ông đã hướng dẫn 11 nghiên cứu sinh bảo vệ luận án tiến sĩ chuyên ngành. Giáo sư Bertram N. Brockhouse là thành viên Hội đồng khoa học của Hiệp hội của các nhà vật lý Canađa (1960-1961), hội viên Hội Hoàng gia Canađa (1962), hội viên Hội Hoàng gia London (1965), thành viên Hội đồng khoa học của Hội Vật lý Mỹ (1969-1973), hội viên Hội lịch sử và triết học khoa học (1982), , viện sĩ nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển (1984), viện sĩ nước ngoài danh dự của Viện Hàn lâm Nghệ thuật và Khoa học Mỹ (1990). Ông đã được trao tặng Giải thưởng Oliver S. Buckley (1962) của Hội Vật lý Mỹ, Huy chương và Giải thưởng Duddell (1963) của Viện Vật lý, Huy chương vì các thành tựu vật lý (1967) của Hiệp hội Vật lý Canađa, Huy chương kỷ niệm một trăm năm của Canađa (1967), Huy chương Tony (1973) của Hội Hoàng gia Canađa, Huân chương của Canađa (1962), Giải thưởng Nobel Vật lý (1994). Brockhouse là tiến sĩ khoa học danh dự
của Đại học Waterloo (1969) và Đại học McMaster (1984). Ông là tác giả của khoảng 90 công trình khoa học đã xuất bản. Brockhouse có sáu con và tám cháu. Ông mất năm 2003 Clifford Glenwood Shull sinh ngày 23 tháng 9 năm 1915 tại Glenwood (Pittsburgh, Pennsylvania) và là con út trong một gia đình có ba con. Cha ông là David H. Shull và mẹ ông là Daisy B. Shull. Cha mẹ ông là người gốc ở vùng nông thôn miền trung Pennsylvania. Sau khi gia đình ông chuyển đến Pittsburgh, cha ông mở một cửa hiệu buôn bán và sửa chữa đồ ngũ kim. Shull học trường Trung cao Schenley. Ông bắt đầu yêu thích vật lý từ thầy giáo vật lý của mình tại trường trung cao là Paul Dysart. Ông học đại học tại Viện Công nghệ Carnegie (bây giờ là Đại học Carnegie Mellon) ngành vật lý và tốt nghiệp đại học năm 1937. Mùa thu năm 1937 Shull học sau đại học tại Đại học New York. Ông tham gia vào nhóm vật lý hạt nhân của Frank Myers và Robert Huntoon. Nhóm này chế tạo ra một máy phát Cockroft-Walton 200 KeV để gia tốc deuteron. Shull tham gia vào thực nghiệm đầu tiên nghiên cứu phản ứng hạt nhân D - D trên máy gia tốc này. Đề tài luận án tiến sĩ của Shull liên quan đến thực nghiệm tán xạ electron kép (electron-double-scattering) trên máy phát Van de Graaff 400 KeV mới được xây dựng tại Đại học New York. Luận án của ông do Frank Myers và sau đó là Richard Cox hướng dẫn. Shull bảo vệ luận án tiến sĩ vào tháng 6 năm 1941. Trong các chương trình nghiên cứu của Đại học New York khi đó có chương trình nghiên cứu về tương tác của neutron với vật liệu. Chương trình này do Alan Mitchell mở đầu và Martin Whitaker tiếp tục. Khi dùng một nguồn neutron Ra-Be bao quanh bởi parafin có thể tạo ra một chùm neutron đã bị nhiệt hóa và điều này hướng đến việc tìm kiếm tán xạ thuận từ từ vật liệu. O. Halpern và M. Johnson đã đưa ra dự đoán lý thuyết về hiện tượng này. Bài toán này tương tự với bài toán mà Shull theo đuổi trong một thập kỷ tiếp theo. Trong thời gian ở Đại học New York, Shull đã làm quen với Martha-Nuel Summer - người Nam Carollina đến học Đại học Columbia ngành lịch sử. Summer trở thành vợ của Shull sau khi ông bảo vệ luận án tiến sĩ. Vợ chồng ông có ba con trai là John, Robert và William.
Sau khi bảo vệ luận án, Shull làm việc tại phòng nghiên cứu của Hãng Texas ở Beacon (New York). Phòng nghiên cứu này có nhiệm vụ xem xét các vấn đề liên quan đến việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu dầu lửa và dầu bôi trơn. Ở đây có một nhóm các nhà vật lý. Shull nghiên cứu cấu trúc vi mô của các chất xúc tác khi sử dụng sự hấp thụ khí, nhiễu xạ và tán xạ tia X làm các công cụ. Các chất xúc tác được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu hàng không chất lượng cao và lĩnh vực nghiên cứu này có tầm quan trọng đặc biệt khi Mỹ tham gia vào chiến tranh thế giới. Khi đó, chính phủ Mỹ đang triển khai Dự án Manhattan liên quan đến phát triển vũ khí nguyên tử. Shull được khuyến khích tham gia vào dự án này nhưng Hãng Texas không cho phép và ông làm việc ở Beaccon trong suốt những năm chiến tranh thế giứói lần thứ II. Công việc của Shull ở Beacon tạo cơ hội cho ông học hỏi nhiều điều về các quá trình nhiễu xạ, tinh thể học và vật lý chất rắn. Ông có điều kiện gặp gỡ, giao lưu với Warren, Buerger, Fankuchen, Zachariasen, Ewald, Harker, Gingrich và Donnay. Sau chiến tranh, Shull quan tâm đến phát triển vật lý hạt nhân trong Dự án Manhattan. Tháng 6 năm 1946 Shull cùng với vợ con của mình chuyển đến Tennessee và ông bắt đầu làm việc tại Phòng thí nghiệm Clinton (bây giờ là Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge). Shull tham gia vào nghiên cứu của Ernest Wollan - người làm việc tại phòng thí nghiệm này ngay từ khi nó mới thành lập. Wollan ở đây trong thời gian chiến tranh và ông vừa mới chế tạo quang phổ kế hai trục sơ khai nhằm thu được ảnh nhiễu xạ neutron của các tinh thể và vật liệu. Wollan đã chỉ ra cho Shull ảnh nhiễu xạ bột đầu tiên của mình và Shull muốn cùng với Wollan nghiên cứu xem ảnh nhiễu xạ neutron có thể được sử dụng như thế nào để bổ sung vào các ảnh nhiễu xạ tia X và ảnh nhiễu xạ electron. Sự hợp tác giữa Shull và Wollan về các bài toán chung kéo dài gần một thập kỷ cho đến khi Shull rời Oak Ridge năm 1955 để đến làm việc tại MIT. Wollan mất năm 1984 và không được chia sẻ Giải Nobel Vật lý năm 1994 mà đáng lý ông được nhận cùng với Shull và Brochkouse. Shull đến MIT để giảng dạy và đào tạo các nghiên cứu sinh sử dụng lò phản ứng MITR-1 mới được xây dựng ở đây. Lò phản ứng này nằm trong nhóm các lò phản ứng thể tích ngưng tụ mới có sử dụng nhiên liệu làm giàu đồng vị. Các nhà
nghiên cứu khám phá ra nhiên liệu làm giàu dồng vị trong giai đoạn này. Nhóm của Shull tién hành các nghiên cứu khi sử dụng bức xạ neutron từ lò phản ứng MITR-1 trong nhiều lĩnh vực cho đến khi Shull rời khỏi MIT năm 1986. Các nghiên cứu này bao gồm sự từ hóa bên trong trong các tinh thể, sự phát triển của công nghệ chùm phân cực, tán xạ động lực trong các tinh thể hoàn hảo, phép đo giao thoa và các tính chất cơ bản của neutron.