SỰ KIỆN NOBEL VẬT LÝ 1997

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

102
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giải Nobel Vật lý năm 1997 được trao cho giáo sư người Mỹ gốc Trung Quốc Steven Chu (1948-) ở Đại học Stanford (Stanford, California, Mỹ), giáo sư người Pháp gốc Algeria Claude Cohen-Tannoudji (1933-) ở Cao đẳng Pháp Quốc và Đại học Sư phạm (Paris, Pháp) và tiến sĩ người Mỹ William D. Phillips (1948-) ở Viện Tiêu chuẩn và Côn nghệ Quốc gia (Gaithersburg, Maryland, Mỹ) " do sự phát triển của họ đối với các phương pháp làm lạnh và bẫy nguyên tử bởi ánh sáng laze". ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: SỰ KIỆN NOBEL VẬT LÝ 1997

GIẢI NOBEL VẬT LÝ 1997 Giải Nobel Vật lý năm 1997 được trao cho giáo sư người Mỹ gốc Trung Quốc Steven Chu (1948-) ở Đại học Stanford (Stanford, California, Mỹ), giáo sư người Pháp gốc Algeria Claude Cohen-Tannoudji (1933-) ở Cao đẳng Pháp Quốc và Đại học Sư phạm (Paris, Pháp) và tiến sĩ người Mỹ William D. Phillips (1948-) ở Viện Tiêu chuẩn và Côn nghệ Quốc gia (Gaithersburg, Maryland, Mỹ) " do sự phát triển của họ đối với các phương pháp làm lạnh và bẫy nguyên tử bởi ánh sáng laze". Ở nhiệt độ phòng, các nguyên tử và phân tử của không khí chuyển động theo các hướng khác nhau với vận tốc khoảng 4 000 km/ h. Khó có thể nghiên cứu các nguyên tử và phân tử này do chúng biến mất quá nhanh từ vùng quan sát. Bằng cách hạ nhiệt độ, người ta có thể làm giảm vận tốc của các hạt đó. Một vấn đề xảy ra là khi các chất khí được làm lạnh, chúng thông thường lúc đầu ngưng kết thành
các chất lỏng và sau đó đông đặc thành các chất rắn. Trong các chất lỏng và chất rắn, việc nghiên cứu sẽ khó hơn do một thực tế là các nguyên tử và phân tử liên kết chặt chẽ với nhau. Tuy nhiên, nếu quá trình xảy ra trong chân không mật độ có thể giữ ở mức đủ thấp để tránh sự ngưng tụ và đông đặc. Ở nhiệt độ dưới - 2700C, vận tốc của các hạt vào khoảng 400 km/ h. Chỉ khi đạt tới không độ tuyệt đối (-2730C) vận tốc mới giảm đáng kể. Khi nhiệt độ đạt tới một phần triệu độ (1 m K) trên không độ tuyệt đối, các nguyên tử hyđro tự do có thể chuyển động với vận tốc dưới 1 km/ h (hay 25 cm/ s). Ba người đoạt Giải Nobel Vật lý năm 1997 là Steven Chu, Claude Cohen- Tannoudji và William D. Phillips đã phát triển các phương pháp sử dụng ánh sáng laze để làm lạnh các chất khí đến phạm vi nhiệt độ microKelvin và duy trì các nguyên tử bị làm lạnh lơ lửng hay bị giam giữ trong các loại "bẫy nguyên tử" khác nhau. Ánh sáng laze có chức năng như một chất lỏng đậm đặc hay rỉ đường quang (optical molasses), trong đó người ta làm chậm chuyển động của các nguy ên tử. Ở đó, chúng ta có thể nghiên cứu các nguyên tử riêng biệt với độ chính xác rất cao và xác định được cấu trúc bên trong của chúng. Khi ngày càng nhiều nguyên tử bị bẫy trong cùng một thể tích, chúng ta thu được một chất khí loãng và có thể nghiên cứu chi tiết các tính chất của nó. Các phương pháp do những người đoạt Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1997 phát triển đã có đóng góp lớn cho việc tăng cường hiểu biết của chúng ta về tác động lẫn nhau giữa bức xạ và vật chất. Đặc biệt là họ đã mở ra con đường để hiểu biết sâu sắc hơn dáng điệu cơ học lượng tử của các chất khí ở nhiệt độ thấp. Các phương pháp đó có thể dẫn tới việc chế tạo các đồng hồ nguy ên tử chính xác hơn cho việc sử dụng chẳng hạn như trong dẫn đường trong vũ trụ và xác định chính xác vị trí. Người ta bước đầu chế tạo ra các giao thoa kế nguyên tử ( cùng với chúng là các phép đo lực hấp dẫn rất chính xác) và các laze nguyên tử ( trong tương lai có thể sử dụng chúng để chế tạo những linh kiện điện tử rất nhỏ). Ánh sáng có thể được mô tả như một chùm của các hạt gọi là photon. Các photon không có khối lượng nhưng giống như một viên bi đá trượt trên băng (một trò chơi ở Scotland) chúng có một xung lượng nào đó. Một viên bi đá khi va chạm với một viên bi khác giống hệt nó có thể chuyển toàn bộ xung lượng (khối lượng
nhân với vận tốc) của nó cho viên bi này và nó đứng yên. Tương tự, một phôtn khi va chạm với một nguyên tử có thể chuyển toàn bộ xung lượng của nó cho nguy ên tử này. Vì thế, photon cần có năng lượng thích hợp cũng giống như ta nói rằng ánh sáng cần có tần số hay màu sắc thích hợp. Điều đó là do năng lượng của photon tỷ lệ với tần số của ánh sáng mà tần số này xác định màu sắc ánh sáng. Như vậy, ánh sáng đỏ bao gồm các photon với năng lượng thấp hơn so với năng lượng của ánh sáng xanh. Cái xác định năng lượng thích hợp của các photon để có khả năng ảnh hưởng đến các nguyên tử là cấu trúc bên trong (các mức năng lượng) của các nguyên tử. Nếu một nguyên tử chuyển động, các điều kiện thay đổi vì cái được gọi là hiệu ứng Doppler. Hiệu ứng này giống như hiệu ứng trong đó một tàu hỏa khi tiến lại gần rú còi với cường độ cao hơn so với cường độ khi tàu còn đứng yên. Nếu nguyên tử đang chuyển động về phía ánh sáng, ánh sáng cần có tần số thấp hơn so với tần số đòi hỏi đối với một nguyên tử đứng yên nếu nó được nguyên tử "nghe thấy". Giả sử nguyên tử đang chuyển động theo hướng đối diện ánh sáng với một vận tốc rất lớn và va chạm với một chùm photon. Nếu các photon có năng lượng thích hợp, nguyên tử sẽ có khả hấp thụ một trong các photon và nhận năng lượng và xung lượng của photon bị hấp thụ. Nguyên tử khi đó sẽ chuyển động chậm hơn một chút. Sau một thời gian cực ngắn thường khoảng một phần trăm triệu của một giây, nguyên tử bị làm chậm phát ra một photon. Nguyên tử sau đó có thể hấp thụ ngay một photon mới từ chùm photon tới. Photon phát ra cũng có một xung lượng và nó làm cho nguyên tử có một vận tốc giật lùi nào đó. Nhưng hướng giật lùi thay đổi một cách hỗn độn và do đó sau nhiều lần hấp thụ và phát xạ vận tốc của nguyên tử giảm đáng kể. Cần một chùm laze mạnh để làm chậm vận tốc nguyên tử. Trong các điều kiện thích hợp, các hiệu ứng có thể đạt được với một lực tương ứng với lực cần để ném một quả cầu lên phía trên từ bề mặt của một hành tinh với một lực hấp dẫn lớn hơn 100 000 lần lực hấp dẫn của Trái Đất. Hiệu ứng làm chậm nguyên tử bởi các photon tạo ra cơ sở cho một phương pháp mạnh cho phép làm lạnh nguyên tử với ánh sáng laze. Phương pháp này do Steven Chu và các cộng sự của ông tại Phòng thí nghiệm Bell ở Holmdel ( New Jersey) phát triển. Họ đã sử dụng 6 chùm laze đối nhau thành các cặp và bố trí theo
ba hướng vuông góc với nhau. Các nguyên tử natri từ một chùm trong chân không bị dừng lại trước tiên bởi một chùm laze chuyển động ngược lại và sau đó được dẫn tới chỗ giao nhau của 6 chùm laze làm lạnh.Ánh sáng trong tất cả 6 chùm laze bị dịch chuyển nhẹ về phía đỏ so với màu sắc đặc trưng bị hấp thụ bởi một nguyên tử natri dừng. Hiệu ứng xảy ra theo bất kỳ hướng nào mà ở đó các nguyên tử natri khi di chuyển gặp các photon và bị đẩy trở lại vùng giao nhau của 6 chùm laze. Khi đó tạo thành một đám mây phát sáng (glowing cloud) mà mắt thường có thể quan sát được. Đám mây này có kích thước cỡ hạt đậu Hà Lan và bao gồm khoảng một triệu nguyên tử đã làm lạnh. Loại làm lạnh này gọi là sự làm lạnh Doppler. Tại chỗ giao nhau của các chùm laze, các nguyên tử dịch chuyển như trong một chất lỏng đậm đặc ( do đó sinh ra cái tên "rỉ đường quang"). Để tính nhiệt độ của các nguyên tử đã làm lạnh trong rỉ đường quang cần ngắt bỏ các laze. Người ta xác định được nhiệt độ là 240 m K. Nó tương ứng với tốc độ nguyên tử natri vào khoảng 30 cm/ s và phù hợp rất tốt với nhiệt độ xác định bằng lý thuyết. Nhiệt độ này gọi là giới hạn Doppler. Nó là nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được đối với sự làm lạnh Doppler. Các nguyên tử trong thí nghiệm trên đây đã được làm lạnh nhưng không bị bắt. Lực hấp dẫn làm cho chúng rời khỏi rỉ đường quang trong khoảng một giây. Để bắt được các nguyên tử này cần có một cái bẫy và bẫy có hiệu quả nhất được xây dựng năm 1987. Nó được gọi là bẫy quang từ MOT (magneto-optical trap). Bẫy quang từ dùng 6 chùm laze như mô tả trên đây nhưng có thêm 2 cuộn từ. Các cuộn từ có tác dụng làm thay đổi nhẹ từ trường với một cực tiểu ở trong vùng giao nhau của các chùm laze. Do từ trường ảnh hưởng đến các mức năng lượng đặc trưng của các nguyên tử ( hiệu ứng Zeeman) đòi hỏi có một lực lớn hơn lực hấp dẫn để kéo các nguyên tử tới giữa bẫy. Khi đó các nguyên tử thực sự bị bắt giữ và có thể nghiên cứu sử dụng cho các thí nghiệm. Các từ trường đã được William D. Phillips và các cộng sự sử dụng vào đầu những năm 1980 trong một phương pháp làm chậm và dừng hoàn toàn các nguyên tử trong các chùm nguyên tử chậm. Phillips phát triển cái gọi là bộ làm chậm Zeeman. Đó là một cuộn dây có từ trường thay đổi mà các nguyên tử có thể bị làm
chậm dọc theo trục của nó bởi một chùm laze đối lại. Nhờ thiết bị của mình, năm 1985 Phillips đã làm dừng và bắt các nguyên tử natri trong một bẫy từ thuần túy. Tuy nhiên, việc rào lại trong bẫy này tương đối yếu. Vì thế, các nguyên tử trong bẫy cần phải cực lạnh để bị giữ trong đó. Khi Chu tiến hành làm lạnh các nguyên tử trong rỉ đường quang, Phillips đã thiết kế một thí nghiệm tương tự và bắt đầu một nghiên cứu có hệ thống về nhiệt độ của các nguyên tử trong rỉ đường. Năm 1988 Phillips phát hiện thấy rằng có thể đạt được nhiệt độ 40 microKelvin. Giá trị này thấp hơn sáu lần so với giới hạn Doppler tính được bằng lý thuyết. Hóa ra là giới hạn Doppler được tính cho một nguyên tử mô hình đơn giản hóa mà trước đây nó được xem như rất thỏa đáng. Tuy nhiên, Claude Cohen-Tannoudji và các cộng sự tại Đại học Sư phạm Paris đã nghiên cứu về mặt lý thuyết các phương pháp làm lạnh phức tạp hơn. Việc giải thích kết quả của Phillips nằm trong cấu trúc của các mức năng lượng thấp nhất của nguyên tử natri. Điều xảy ra có thể không khác nào sự lăn vô hạn viên bi của Sisyphus lên trên dốc nhưng trong trường hợp này người ta thấy rằng dốc ở bên kia đỉnh cũng là một cái dốc đi lên. Sự so sánh dẫn đến quá trình mang tên là sự làm lạnh Sisyphus. Vận tốc giật lùi của một nguyên tử khi nó phát ra một photon đơn tương ứng với một nhiệt độ mang tên là giới hạn giật lùi. Đối với các nguyên tử natri, giới hạn giật lùi là 2,4 microKelvin và đối với các nguyên tử xesi (cesium) nặng hơn một chút, giới hạn này là 0,2 microKelvin. Khi phối hợp với nhóm của Cohen- Tannoudji, Phllips đã chỉ ra rằng các nguyên tử xesi có thể được làm lạnh trong rỉ đường quang tới khoảng mười lần giới hạn giật lùi, nghĩa là khoảng 2 microKelvin. Lúc đầu dường như là trong rỉ đường quang nhìn chung có thể tiến đến các nhiệt độ chỉ khoảng lớn hơn mười lần giới hạn giật lùi. Trong sự phát triển tiếp theo, cả Phillips và nhóm của Cohen-Tannoudji đã chỉ ra rằng với các laze thích hợp có thể bẫy các nguyên tử để chúng tạo thành nhóm theo những khoảng không gian đều nhau và tạo ra cái gọi là mạng quang. Nguyên tử tạo nhóm trong mạng có thể tìm thấy tại các khoảng cách cách nhau một bước sóng ánh sáng. Có thể làm lạnh các nguyên tử trong một mạng quang tới các nhiệt độ khoảng gấp năm lần giới hạn giật lùi và điều này đã được xác nhận bằng thực nghiệm.
Lý do tại sao vận tốc giật lùi mà một nguyên tử có được từ một photon đơn thiết lập một giới hạn đối với cả sự làm lạnh Doppler và sự làm lạnh Sisyphus là ngay cả các nguyên tử chậm nhất liên tục buộc phải hấp thụ và phát xạ các photon. Các quá trình này đem lại cho nguy ên tử một vận tốc nhỏ nhưng không thể bỏ qua và do đó chất khí có một nhiệt độ. Nếu các nguyên tử chậm nhất có thể dược tạo ra sao cho bỏ qua tất cả các photon trong rỉ đường quang thí có thể đạt tới các nhiệt độ thấp hơn. Người ta đã biết đến một cơ chế mà nhờ đó có thể tạo ra một nguyên tử dừng cho rằng một trạng thái "tối" trong đó không có sự hấp thụ photon. Nhưng khó có thể kết hợp phương pháp này với sự làm lạnh bằng laze. Claude Cohen-Tannoudji và nhóm của ông trong khoảng những năm 1988- 1995 đã phát triển một phương pháp trên cơ sở sử dụng hiệu ứng Doppler và nó chuyển đổi các nguy ên tử chậm nhất thành một trạng thái tối. Ông và các cộng sự chỉ ra rằng phương pháp có thể dùng trong một hai và ba chiều. Toàn bộ thực nghiệm của ông sử dụng các nguyên tử heli mà giới hạn giật lùi đối với nó là 4 microKelvin. Trong thực nghiệm đầu tiên, ông sử dụng hai chùm laze ngược nhau và đạt được một sự phân bố vận tốc một chiều mà nó tương ứng với một nửa nhiệt độ giới hạn giật lùi. Khi sử dụng bốn chùm laze, ông đạt được một sự phân bố vận tốc hai chiều tương ứng với nhiệt độ 0,25 microKelvin (nhỏ hơn mười sáu lần so với giới hạn giật lùi). Cuối cùng khi sử dụng sáu chùm laze, ông thu được một trạng thái trong đó toàn bộ sự phân bố vận tốc tương ứng với nhiệt độ là 0,18 microKelvin. Trong những điều kiện như thế, các nguyên tử heli chuyển động với vận tốc chỉ khoảng 2 cm/ s. Một sự phát triển mạnh mẽ liên quan đến những tiến bộ trong sự làm lạnh bằng laze và bắt giữ các nguy ên tử trung hòa. Chu đã xây dựng một vòi phun nguyên tử (atomic fountain), trong đó các nguyên tử đã làm lạnh bởi laze được phun ra từ một cái bẫy giống như những vòi nước. Khi các nguyên tử lên đến đỉnh quĩ đạo của chúng và bắt đầu rơi xuống, chúng hầu như ở trạng thái dừng. Ở đó chúng lộ ra dưới các xung vi sóng và các xung này cảm nhận được cấu trúc bên trong của các nguyên tử. Với kỹ thuật này chúng ta tin rằng có thể chế tạo ra các đồng hồ nguy ên tử với độ chính xác gấp hàng trăm lần so với các đồng hồ hiện nay. Kỹ thuật này cũng tạo thành cơ sở cho phát minh ra sự ngưng tụ Bose-Einstein
trong các khí nguyên tử - một hiện tượng thu hút mạnh sự quan tâm của các nhà khoa học. Steven Chu sinh năm 1948 tại St. Louis (Missouri, Mỹ). Ông là công dân Mỹ. Chu có bằng tiến sĩ vật lý năm 1976 tại Đại học California (Berkeley, Mỹ). Ông là giáo sư Đại học Stanford năm 1990. Trong các giải thưởng khác Giải Nobel mà ông nhận được có Giải thưởng Quốc tế về Khoa học Vật lý năm 1993 của Vua Faisal do sự phát triển kỹ thuật làm lạnh bằng laze và bẫy nguyên tử. Hiện nay ông làm việc ở khoa Vật lý của Đại học Stanford. Cha của Steven Chu là Ju Chin Chu đến Mỹ năm 1943 để tu nghiệp về kỹ thuật hóa học tại Viện Công nghệ Masachusette và 2 năm sau mẹ của ông là Ching Chen Li cũng đến Mỹ để nghiên cứu kinh tế. Một thế hệ trước đó, ông nội của mẹ ông đã đạt được học vị cao về kỹ thuật công chính ở Cornell trong lúc anh em với ông này nghiên cứu vật lý dưới sự hướng dẫn của Perrin ở Sorbonne trước khi họ quay trở lại Trung Quốc. Khi cha mẹ Chu cưới nhau năm 1945, Trung Quốc lâm vào cảnh hỗn loạn và khả năng quay trở về Trung Quốc ngày càng mỏng manh. Họ quyết định bắt đầu gia đình của mình ở Mỹ. Steven Chu sinh ra ở St. Louis năm 1948 khi cha ông đang giảng dạy ở Đại học Washington. Năm 1950 gia đình Chu ở Garden City ( New York). Chỉ có 2 gia đình Trung Quốc khác ở trong thị trấn này. Mặc dù thị trấn này chỉ có hai vạn rưởi dân nhưng đối với cha mẹ Chu yếu tố quan trọng là chất lượng của hệ thống trường công. Giáo dục trong gia đình Chu không chỉ được nhấn mạnh mà nó còn là lý do tồn tại (raison d'être) của gia đình ông. Hầu như tất cả các cô dì chú bác của Chu đều có bằng tiến sĩ về khoa học kỹ thuật. Thế hệ tiếp theo của họ tộc nhà Chu vẫn theo đuổi truyền thống gia đình và họ tộc. Hai anh em của Chu và bốn cháu của ông đã đạt được 3 bằng bác sĩ y khoa, 4 bằng tiến sĩ chuyên ngành và 1 bằng luật sư. Ngoài tầm quan trọng của giáo dục trong gia đình của Chu, cuộc sống của ông không hoàn toàn chỉ hướng vào các hoạt động trường lớp hay sách vở. Vào một mùa hè ở phía sau vườn trẻ, một người bạn đã hướng dẫn Chu làm các mô hình máy bay và tàu chiến bằng chất dẻo. Ở lớp 4, Chu dùng nhiều thời gian làm các đồ chơi không rõ mục đích, trong đó tiêu chí thiết kế chủ yếu là cố gắng làm to
nhất các bộ phận chuyển động và kích thước toàn bộ. Khi Chu lớn hơn, Chu thích môn hóa học và thường cùng một người bạn của mình làm thí nghiệm với các tên lửa tự chế tạo, trong đó tiền mua các phụ kiện lắp ráp lấy từ tiền cha mẹ cho ăn trưa ở trường. Có một mùa hè, Chu và bạn mình hướng sở thích của họ vào công việc khi họ thử kiểm tra đất của nhà hàng xóm về độ chua và chất dinh dưỡng. Chu cũng yêu thích thể thao. Khi học lớp 8, Chu tự học chơi quần vợt bằng cách đọc sách và trong năm sau Chu tham gia đội tuyển trường trong thành phần "dây thứ hai" - một vị trí mà ông chiếm giữ liên tục trong 3 năm tiếp theo. Chu còn học cách nhảy sào khi dùng sào tre tìm được từ một cửa hiệu bán thám địa phương. Chu nhanh chóng nhảy qua rào cao 8 insow nhưng không tiêu chuẩn để tham gia đội tuyển trường. Trong năm học cuối ở phổ thông, Chu thích vật lý và giải tích. Hai môn học này được dạy theo cùng tinh thần như môn hình học mà Chu được học từ trước. Thay vì một danh sách dài các công thức cần ghi nhớ. các giáo viên của hai môn học này đưa ra một vài ý tưởng cơ bản và một loạt các giả thiết rất tự nhiên. Chu rất biết ơn hai giáo viên tài năng và tâm huyết đó. Giáo viên vật lý của Chu là Thomas Mines. Ông là mọt giáo viên có khả năng đặc biệt. Mãi về sau Chu vẫn còn nhớ cách ông đưa vào một vấn đề vật lý. Ông nói trong lớp học của Chu rằng chúng ta đang học cách liên quan với những câu hỏi rất đơn giản như tại sao một vật rơi xuống nhờ gia tốc trọng trường. Qua sự kết hợp các phỏng đoán và quan sát, các ý tưởng có thể chuyển thành lý thuyết và lý thuyết này lại được thực tế kiểm nghiệm. Các câu hỏi mà vật lý đề cập đến có thể là không quan trọng so với những vấn đề nh ân văn. Ngoài các mục đích khiêm tốn của vật lý, kiến thức đạt được theo cách này sẽ trở thành một tư tưởng sáng suốt thông qua vị trọng tài tối cao là thực nghiệm. Thêm vào sự mở đầu chính xác và hết sức rõ ràng đối với mỗi chủ đề vật lý, ông Miner cũng khuyến khích những đề án thực nghiệm đầy tham vọng. Trong học kỳ cuối cùng tại trường cao trung ở Garden City, Chu thiết kế một con lắc vật lý và dùng nó để tiến hành một phép đo "chính xác" đối với lực hấp dẫn. Những kinh nghiệm làm đồ chơi trước đây đã cung cấp cho Chu những kỹ năng cần thiết để chế tạo con lắc. Sau đó 25 năm khi nhận Giải Nobel
năm 1997, Chu đã phát triển một kỹ thuật tinh vi của phép đo này khi sử dụng các nguyên tử đã làm lạnh bởi laze trong một giao thoa kế phun nguyên tử. Chu đã nộp đơn xin vào học ở một số trường đại học, cao đẳng vào mùa thu trong năm học cuối cùng ở trường phổ thông. Do kết quả học không thất xuất sắc ở trường cao trung, ông bị từ chối ở các trường đại học nổi tiếng ở Đông Bắc Mỹ ( Ivy League) nhưng được chấp thuận ở Đại học Rochester. Khi ông chuẩn bị đến trường đại học, ông tự an ủi mình rằng ông sẽ là một sinh viên mai danh ẩn tích không còn cái bóng của một dòng họ nổi tiếng thành đạt khoa học. Ở Rochester, Chu có cùng những sự xúc động như nhi ều sinh viên năm thứ nhất mới vào trường. Mọi điều đều mới mẻ, hứng thú và không gì cưỡng nổi. Nhưng ít nhất không một ai biết về gia đình của ông. Chu ghi tên vào học vật lý mở đầu trong 2 năm, trong đó mgười ta sử dụng "Các bài giảng vật lý của Feynman như là sổ tay tra cứu. Cuốn "Các bài giảng" này thực quyến rũ và gây cảm hứng đối với Chu. Feynman làm cho vật lý trở nên thật đẹp và tình yêu của ông đối với vật lý được biểu lộ qua từng trang sách. Học để giải một loạt các bài toán là một chuyên khác và chỉ những năm sau đó Chu bắt đầu đánh giá Feynman như một nhà ảo thuật khi giải các bài toán của ông. Trong năm học thứ hai ở trường đại học, Chu ngày càng quan tâm đến toán học và đứng giữa hai sự lựa chọn là toán học và vật lý. Nếu như không có "Các bài gỉảng Feynman", Chu gần như chắc chắn rời bỏ vật lý. Sự thu hút ông đến với toán học là do những mối quan hệ gần gũi giữa ông và các giáo sư toán học. Sự thỏa hiệp rõ ràng giữa toán học và vật lý là trở thành một nhà vật lý lý thuyết. Những thần tượng của Chu là Newton, Maxwell, Einstein và những người khổng lồ đương thời là Feynman, Gell-Man, Yang và Lee. Những môn học của Chu không gây áp lực về tầm quan trọng của những đóng góp thực nghiệm và Chu tin rằng những sinh viên "thông minh nhất" trở thành các nhà lý thuyết trong khi những người còn lại bị đẩy xuống làm các nhà thực nghiệm. Đáng buồn là Chu đã quên bài học vật lý quan trọng đầu tiên từ thầy giáo phổ thông của ông là Miner. Với hi vọng trở thành một nhà vật lý lý thuyết, Chu đã gửi đơn xin việc tới Berkeley, Stanford, Stony Brook (Yang đang ở đó) và Princeton. Ông quyết định
đến làm việc ở Berkeley vào mùa thu năm 1970. Lúc đó số các công việc vật lý khả dĩ rất hạn chế và cơ may có việc làm đặc biệt khó đối với các nhà lý thuyết trẻ. Sau khi trải qua kỳ thi kiếm tra chất lượng, Chu được Eugen Commins tuyển dụng. Chu cảm phục tầm rộng kiến thức và khả năng giảng dạy của ông nhưng còn chưa học được khả năng kỳ lạ của ông mang lại điều tốt đẹp nhất cho tất cả các học trò của ông. Ông đã hoàn thành một loạt thực nghiệm phân rã beta và và đang tìm hướng nghiên cứu mới. Lúc đó ông quan tâm đến vật lý thiên văn và đề nghị Chu suy nghĩ về sự hình thành sao nguyên sinh (proto-star) của một cặp nhị nguyên liên kết chặt. Chu đã sử dụng cả một mùa hè giữa Rochester và Berkeley tại Đài Thiên văn vô tuyến Quốc gia nhằm xác định sự hãm của vũ trụ với các thiên hà nguồn vô tuyến dịch chuyển mạnh về phía đỏ. Vật lý thiên văn đã lôi cuốn Chu. Một trong những "thực nghiệm chơi (play-experiment)" của Chu được thúc đẩy bởi mối quan tâm của ông về nhạc cổ điển. Chu thông báo rằng người ta có thể nghe được những làn điệu lệch điều hưởng (out-of-tune note) do một nghệ sĩ viôlông chơi rất nhanh. Một đánh giá đơn giản đề xuất rằng độ chính xác tần số Df nhân với khoảng thời gian diễn ra làn điệu D t không thoả mãn hệ thức bất định D fD t ³ 1. Để kiểm tra độ nhạy tần số của tai, Chu đã nối một bộ dao động âm thanh với một cổng thẳng sao cho sinh ra một sự tăng âm đột ngột với sự thay đổi khoảng thời gian. Khi đó Chu đề nghị các cộng sự theo dõi tần số của một âm được chọn tuỳ ý bằng cách điều chỉnh núm của bộ dao động âm thanh khác cho đến khi các làn điệu của hai bộ dao động âm thanh vang lên như nhau. Các cộng sự với tai nhạc tốt nhất có thể nhận ra tần số trung tâm của một sự tăng âm đột ngột mà nó cuối cùng vang lên giống như một "tiếng lách cách (click)" với độ chính xác D fD t ~ 0,1.