[Giải Nobel 2018] Hai nghiên cứu về tia laser kéo dài nhiều thập kỉ đã nhận được giải Nobel Vật lý 2018

Giải Nobel Vật lý 2018 vừa mới được trao chiều qua cho ba nhà nghiên cứu là Arthur Ashkin, Gérard Mourou và Donna Strickland, với dự án biến tia laser thành những công cụ đầy sức mạnh.

Ông Ashkin từ Phòng thí nghiệm Bell tại New Jersey đã phát minh ra một cái "nhíp quang học" - một tia sáng tập trung cao độ, được dù để gắp các hạt, nguyên tử hay thậm chí là tế bào sống. Phải cầm được những thứ ấy lên, ta mới có thể nghiên cứu được chứ!

Ông Mourou từ Trường Bách khoa École tại Pháp bà Strickland từ Đại học Waterloo, Canada đã mở đường cho việc tạo ra tia laser mạnh nhất từng được con người chế tạo ra, họ sử dụng một công nghệ kéo dãn và tăng cường độ tia sáng lên nhiều lần.

"Mỗi ngày, hàng tỉ người đang dùng ổ đĩa quang học, máy in laser, máy quét quang học và hàng triệu người khác đang trải qua những ca phẫu thuật bằng laser", Olga Botner thuộc ban đánh giá nghiên cứu để trao giải Nobel cho hay.

"Tia laser là ví dụ cho thấy nghiên cứu về một thứ rất hiển nhiên, rất thường thấy trong khoa học cơ bản cũng có thể thay đổi cuộc sống hàng ngày của con người".

Bà Strickland là người phụ nữ thứ ba giành được giải thưởng Nobel Vật lý trong suốt lịch sử. Lần cuối cùng một phụ nữ có được vinh dự này là năm 1963, bà Maria Goeppert-Mayer đã giành giải với nghiên cứu cấu trúc hạt nhân.

Còn ông Ashkin năm nay đã 96 tuổi, là cá nhân nhiều tuổi nhất từng nhận được giải Nobel. Ông không thể tới dự phỏng vấn sau nhận giải, bởi ông đang bận thực hiện dự án nghiên cứu khoa học tiếp theo.

Khác với ánh sáng mang tính phân tán mà ta thường thấy, ánh sáng của tia laser tập trung lại thành một đường thẳng. Từ ngày đầu con người phát minh ra tia laser hồi năm 1960, các nhà nghiên cứu đã nhận định rằng có thể dùng năng lượng từ ánh sáng tập trung để di chuyển và điều khiển vật thể. Chiều chục năm sau lời nhận định trên, nó vẫn là khoa học viễn tưởng.

Ông Ashkin bỏ ra 20 năm để nghiên cứu ánh đèn laser, ông nhận thấy rằng vật thể bị thu hút về phía tâm của dòng ánh sáng, nơi bức xạ mạnh nhất. Tiếp tục tăng độ tập trung của tia laser bằng một thấu kính, ông có thể tạo ra một "bẫy ánh sáng" để giữ những vật thể hình cầu tại tâm của tia laser.

Bẫy ánh sáng của ông Ashkin.

Kết quả của thí nghiệm: ông Ashkin dùng tia laser giữ được một hạt vật chất, rồi một nguyên tử và một tế bào sống. Thậm chí, ông còn cho thấy có thể sử dụng thiết bị này để đi vào trong tế bào mà không làm ảnh hưởng tới cơ thể sống.

Còn về hai nhà nghiên cứu còn lại đã giành giải Nobel Vật lý năm nay. Từ hồi những năm 1980, ông Mourou và bà Strickland đã cùng nhau nghiên cứu tại Đại học Rochester để hóa giải chướng ngại vật ngăn cản laser phát triển nhiều chục năm nay: những tia laser mạnh luôn phá hủy những công cụ dùng để cường hóa nó. Hiểu một cách đơn giản, việc tạo ra một tia laser cực mạnh giống như đun nước trong một cái ấm không chịu được nhiệt độ cao vậy.

Họ tìm ra một phương cách rất thú vị, có tên "cường hóa nhịp nhỏ - chirped pulse amplification". Đầu tiên, họ kéo giãn tia laser bằng một đường cáp quang dài để giảm cường độ của nó, sau đó cường hóa tín hiệu lên mức mong muốn, trước khi ép những mảnh nhỏ nó lại thành những tia laser cực mạnh nhưng cực ngắn, chỉ tồn tại trong một phần của giây.

"Rất nhiều người đã thử tạo ra tia laser ngắn cường độ cao bằng nhiều cách khác nhau", bà Strickland nói. "Tôi cố gắng nghĩ khác đi, trước hết phải kéo dãn nó ra đã rồi mới cường hóa". Lúc bà Strickland luận được ra phương pháp mới, bà vẫn là sinh viên. Nghiên cứu của bà được đăng tải năm 1985 cũng là báo cáo khoa học đầu tiên của bà được đăng tải.

Trong lịch sử giải Nobel, rất nhiều trường hợp sinh viên với những khám phá đột phá đã không nhận được những lời khen ngợi xứng đáng. Có thể kể đến câu chuyện của bà Jocelyn Bell Burnell với dự án kính viễn vọng phát hiện ra ẩn tinh lần đầu tiên. Học viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển – nơi trao thưởng giải Nobel – đã có những động thái nhằm khắc phục thiếu sót trên.

Tham khảo The Washington Post