Nobel Vật lý 2004 dành cho thuyết tương tác mạnh

Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thuỵ Điển đã quyết định trao giải Nobel Vật lý 2004 cho ba nhà khoa học Mỹ do đã phát hiện ra ''tự do tiệm cận'' trong lý thuyết tương tác mạnh.

GS, TS David J. Gross

Ba nhà khoa học này là GS, TS David J. Gross ( 63 tuổi, thuộc ĐH California); GS, TS H. David Politzer (thuộc Viện Công nghệ California) và GS, TS Frank Wilczek (53 tuổi thuộc Viện Công nghệ Massachusetts).

Khối kiến tạo nhỏ nhất trong thiên nhiên là gì? Làm thế nào mà các hạt này tạo nên mọi thứ xung quanh chúng ta? Các lực tác động như thế nào trong tự nhiên và chức năng của chúng? Giải Nobel Vật lý năm nay giải quyết các câu hỏi căn bản nói trên - những vấn đề đeo đuổi các nhà vật lý trong suốt thế kỷ 20 và vẫn còn thách thức các nhà toán học cũng như khoa học thực nghiệm đang làm việc với các máy gia tốc hạt.

David Gross, David Politzer và Frank Wilczek đã có một khám phá lý thuyết quan trọng về lực mạnh hay ''lực màu''. Lực mạnh là lực chi phối trong hạt nhân nguyên tử, hoạt động giữa các hạt quark bên trong proton và neutron.Quark tạo nên proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử. hạt nhân liên kết để hình thành phân tử và phân tử tạo nên các cấu trúc. 

Thoạt nhìn, điều mà ba nhà khoa học trên khám phá dường như có vẻ hoàn toàn mâu thuẫn. Theo sự diễn dịch kết quả toán học của họ, hạt quark càng gần nhau, lực càng yếu. Khi hạt quark thực sự gần nhau, lực yếu tới mức chúng hoạt động gần như là các hạt tự do. Hiện tượng này được gọi là ''tự do tiệm cận''. Khi các hạt quark càng xa nhau, lực càng mạnh. Tính chất này có thể so sánh với dây cao su: dây càng căng, lực càng mạnh.

GS, TS Frank Wilczek.

Khám phá trên vào năm 1973 đã dẫn tới một lý thuyết hoàn toàn mới: Quantum ChromoDynamics, QCD. Lý thuyết này là một đóng góp quan trọng vào Standard Model ( Mô hình chuẩn). Mô hình chuẩn mô tả mọi hiện tượng vật lý liên quan tới lực điện từ (hoạt động giữa các hạt mang điện tích), lực yếu (có ý nghĩa quan trọng đối với sản xuất năng lượng mặt trời) và lực mạnh (hoạt động giữa các hạt quark). Với sự trợ giúp của QCD, cuối cùng các nhà vật lý có thể giải thích tại sao quark chỉ hoạt động như các hạt tự do ở mức năng lượng cực cao. Trong proton và neutron, chúng luôn cặp ba.

Nhờ có phát hiện này,  David Gross, David Politzer và Frank Wilczek đã đẩy vật lý học tiến thêm một bước tới chỗ hoàn thành một giấc mơ lớn: xây dựng lý thuyết thống nhất về lực hấp dẫn cũng như lý thuyết cho vạn vật. Giải thưởng gồm một tấm séc 1,3 triệu USD, được chia đều cho ba người, huy chương Nobel và bằng chứng nhận. Giải thưởng sẽ được trao vào ngày 10/12 - ngày mất của Nobel năm 1896.

David J. Gross, Frank Wilczek và H. David Politzer (từ trái qua phải).

Nobel là giải thưởng quốc tế đầu tiên, vinh dự nhất, được trao hàng năm theo ý nguyện Alfred Bernhard Nobel cho những cá nhân đã có đóng góp nổi bật nhất trong lĩnh vực vật lý, hoá học, tâm lý học hoặc y học; cá nhân đóng góp nhiều nhất cho hoà bình thế giới và người đã viết tác phẩm văn học xuất sắc nhất. Lễ trao giải chính thức diễn ra vào ngày 10/12 hàng năm - ngày Nobel qua đời. Tuy nhiên, tên của người giành giải thưởng được công bố vào tháng 10 bởi các tổ chức khác nhau. Nobel Y học 2004 được công bố hôm qua 4/10.

Alexei A. Abrikosov thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Mỹ); Anthony J. Leggett thuộc ĐH Illinois (Mỹ) và Vitaly L. Ginzburg thuộc Viện vật lý P.N. Lebedev (Nga) đã giành giải Nobel Vật lý 2003. Họ đã có những đóng góp mang tính quyết định liên quan tới hai hiện tượng trong vật lý lượng tử: tính siêu dẫn và siêu lỏng.

• Minh Sơn (Tổng hợp)