Nobel Vật lý 2016 vinh danh nghiên cứu về tình trạng kì lạ của vật chất

Ngày 4/10/2016, ba nhà khoa học người Anh là David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz đã đoạt giải Nobel Vật lý 2016 cho nghiên cứu về trạng thái kì lạ của vật chất. Ba người được trao 8 triệu kronor Thụy Điển (khoảng 20 tỷ 750 triệu đồng Việt Nam) cho nghiên cứu của mình tại Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển ở thủ đô Stockholm.

Công trình nghiên cứu của họ là về chuyển pha topo và các giai đoạn topo của vật chất. Họ dùng một nhánh của Toán học được gọi là topology (cấu trúc liên kết) để xác định những đặc tính bên trong vật chất. Công trình nghiên cứu được bắt đầu từ thập niên 1970. Họ đã chứng minh được chất siêu dẫn – chất mà electron có thể chạy xuyên qua với lực cản bằng không – có thể có một đặc điểm kì lạ.

“Tôi rất ngạc nhiên và vui mừng. Sẽ có nhiều khám phá khoa học to lớn khác dựa trên nền tảng công trình nghiên cứu của chúng tôi. Chúng tôi hy vọng nhiều loại vật chất mới được tìm ra và có tác động to lớn đến chúng ta”, nhà khoa học Haldane cho biết.

Hình vẽ ba khoa học gia David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz đã đoạt giải Nobel Vật lý 2016. Ảnh: Nobelprize.org.

Thors Hans Hansson, một thành viên của Ủy ban giải Nobel Vật lý, đã minh họa một số thí dụ để giải thích về topo. Ông cầm trên tay chiếc bánh mì vòng bagel và chiếc bánh bột quế, rồi nói rằng hình dạng của những chiếc bánh này có thể thay đổi khác nhau, song điều không thay đổi chính là số lỗ. Bánh quy pretzel có hai lỗ, bánh bagel có một và bánh quế thì không.

Topo là tính chất của vật chất khiến chúng không thay đổi dù đối tượng có bị kéo dài, xoắn hoặc biến dạng theo bất cứ cách nào. Và lỗ là một trong số những thứ không bị thay đổi. Số lượng lỗ vẫn không thay đổi dù cho vật chất có bị thay đổi theo bất cứ hình dạng nào.

Thành viên Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại lễ trao giải Nobel Vật lý vào ngày 4/10/2016. Ảnh: European Pressphoto Agency.

Từ suy nghĩ này, các nhà khoa học có thể tìm thấy các dạng vật chất mới dựa vào những vật chất truyền thống khi chúng tồn tại ở những trạng thái đặc biệt.

“Các trạng thái của vật chất quanh ta là vô cùng phức tạp. Nhiệm vụ của vật lý là giải thích những điều chưa biết về thế giới vật chất bằng cách dễ hiểu và dự đoán những hiện tượng mới. Đây là một công việc rất khó khăn, vì các vật chất thông thường có thể chứa đến hàng tỷ tỷ nguyên tử và tất cả chúng đều tương tác với nhau”, nhà vật lý Steve Bramwell tại Đại học London cho biết.

“Nghiên cứu này như một bước đột phá trong sự hiểu biết và tính toán về tính chất của nhiều hệ thống vật chất. Trong lĩnh vực khoa học máy tính, nó đã mở ra hiểu biết mới về thông tin lưu trữ trên ổ cứng. Nhiều nhà khoa học đã vướng phải lý thuyết mà ba ông Kosterlitz, Thouless và Haldane đã tìm ra".

Mô phỏng đặc tính topo của vật chất. Ảnh: Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển.

Một nửa giải thưởng sẽ được trao cho ông Thouless, 82 tuổi, sinh ra tại Bearsden ở Scotland. Một nửa còn lại sẽ được chia đều cho Duncan Haldane, 65 tuổi, sinh tại London và Michael Kosterlitz, sinh ở Aberdeen vào năm 1942.

Năm ngoái, giải Nobel Vật lý đã được trao cho hai nhà khoa học là TakaakiKajita và Arthur B. McDonald tới từ Nhật Bản và Canada với khám phá dao động của neutrino, cho thấy rằng neutrino có khối lượng.