Hôm nay trao giải Nobel Vật lý 2021

Viện hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm dự kiến thời gian sớm nhất để công bố giải Nobel Vật lý là 16h45 ngày 5/10 (giờ Hà Nội). Inside Science, trang tin khoa học của Viện Vật lý Mỹ (AIP), dự đoán ba nghiên cứu tiềm năng cho giải thưởng năm nay.

Đầu tiên là nghiên cứu về thông tin lượng tử với sự đóng góp của các nhà khoa học Alain Aspect (Trường đào tạo sau đại học Institut d'Optique), John Clauser (Công ty nghiên cứu J.F. Clauser and Assoc.) và Anton Zeilinger (Đại học Vienna). Inside Science từng đánh giá đây là một trong những nghiên cứu tiềm năng cho giải Nobel Vật lý năm 2020. Nhưng cuối cùng, giải thưởng năm ngoái thuộc về ba nhà khoa học Roger Penrose, Reinhard Genzel và Andrea Ghez với các phát hiện về hố đen siêu khối lượng.

Công nghệ thông tin lượng tử nhận được sự quan tâm lớn trong thời gian gần đây. Nhiều chuyên gia dự đoán công nghệ này sẽ sớm đạt những mốc phát triển nổi bật và thú vị. Đó có thể là máy tính lượng tử với khả năng giải quyết vấn đề của thế giới thực nhanh hơn máy tính truyền thống, các công cụ chẩn đoán y tế nhạy bén hơn hoặc mạng lưới thông tin liên lạc an toàn và sâu rộng hơn.

Ba nhà khoa học nói trên đã đi tiên phong trong những thí nghiệm ban đầu cho thấy các hạt lượng tử có thể liên kết, hay bị rối vào nhau, khiến hành vi ngẫu nhiên của hạt này liên kết với hành vi của các hạt khác một cách mạnh mẽ. Rối lượng tử cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều tiến bộ công nghệ lượng tử mới nhất. Ngoài ra, một số nhà nghiên cứu lượng tử khác cũng xứng đáng được vinh danh như Peter Shor - nhà toán học cho thấy máy tính lượng tử có thể bẻ khóa một phương pháp mã hóa tiêu chuẩn vào năm 1994, Gilles Brassard và Charles Bennett với nghiên cứu về mã hóa lượng tử.

Giải Nobel Vật lý năm nay cũng có thể về tay các nhà khoa học John Pendry (Đại học Hoàng gia London) và David Smith (Đại học Duke) với nghiên cứu về siêu vật liệu metamaterial.

Metamaterial là những vật liệu nhân tạo với cấu trúc do con người thiết kế, mang lại các tính chất khác thường. Ví dụ, kim loại vàng thường có màu vàng sáng đặc trưng. Tuy nhiên, nếu sắp xếp các nguyên tử theo cấu trúc đặc biệt, các nhà khoa học có thể khiến nó mang màu đỏ, xanh lá, hoặc tương tác với ánh sáng theo những cách không thể xảy ra ngoài tự nhiên.

John Pendry cho rằng metamaterial có thể tạo ra những tấm "áo khoác tàng hình" thực sự. Không chỉ vậy, siêu vật liệu này có thể giúp thu nhỏ các thiết bị quang học và điện tử, hoặc giúp các kỹ sư tìm ra phương pháp hiệu quả hơn để thu năng lượng từ Mặt Trời. Metamaterial cũng có khả năng tương tác với âm thanh hoặc nhiệt theo những cách tưởng như không thể.

David Smith cũng là một cái tên nổi bật trong lĩnh vực nghiên cứu metamaterial. Một trong những nghiên cứu đầu tiên của ông về lĩnh vực này vào năm 2000 từng bị tạp chí Physical Review Letters từ chối xuất bản vì đội ngũ biên tập viên cho là không đủ quan trọng. Tuy nhiên, điều này đã thay đổi đáng kể trong những thập kỷ tiếp theo.

Ứng cử viên cuối cùng cho giải Nobel Vật lý 2021 theo dự đoán của Inside Science là Lene Hau (Đại học Harvard) với nghiên cứu liên quan đến làm chậm ánh sáng. Đa số người được dự đoán đoạt giải Nobel Vật lý là nam và cho đến nay, số lượng nhà khoa học nam nhận giải thưởng này cũng áp đảo. Trong lịch sử, chỉ có 3 nhà khoa học nữ từng đoạt giải Nobel Vật lý là Donna Strickland, Marie Curie và Maria Goeppert-Mayer.

Lene Hau có thể sẽ trở thành nhà khoa học nữ tiếp theo trong danh sách này. Bà cùng nhóm nghiên cứu đã giảm tốc độ ánh sáng xuống khoảng 64 km/h, thậm chí làm nó dừng hoàn toàn. Quá trình này bao gồm các đám mây nguyên tử natri siêu lạnh và hai chùm laser, một chùm đưa xung ánh sáng xuyên qua đám mây, chùm còn lại kiểm soát cách khí tương tác với ánh sáng.

Trong một thí nghiệm, nhóm nghiên cứu có thể chặn ánh sáng và lưu lại thông tin mà nó sở hữu trong các nguyên tử natri. Sau đó, họ có thể chuyển đổi lại thông tin thành ánh sáng. Khả năng truyền thông tin từ ánh sáng sang vật chất và ngược lại có thể hữu ích trong lĩnh vực công nghệ thông tin lượng tử.