Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển vừa công bố chủ nhân giải Nobel Vật lý năm nay, vinh danh ba nhà khoa học John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis. Giải thưởng cao quý này được trao cho những đóng góp đột phá của họ trong việc “phát hiện đường hầm cơ học lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện”.
Giáo sư John Clarke, 83 tuổi, đến từ Đại học California Berkeley, Mỹ, bày tỏ sự bất ngờ khi biết tin. Ông chia sẻ rằng bản thân “hoàn toàn sửng sốt” và chưa từng nghĩ công trình của mình sẽ được vinh danh bằng giải Nobel. Cùng nhận giải là Michel H. Devoret, 72 tuổi, giáo sư tại Đại học Yale và Đại học California Santa Barbara, Mỹ, và John M. Martinis, 67 tuổi, giáo sư tại Đại học California Santa Barbara, Mỹ.
Công trình của các nhà khoa học tập trung vào một vấn đề cốt lõi trong vật lý: xác định kích thước tối đa của một hệ thống mà các hiệu ứng cơ học lượng tử có thể được chứng minh. Họ đã thực hiện các thí nghiệm với mạch điện, thành công chứng minh cả hiệu ứng hầm lượng tử và mức năng lượng lượng tử hóa trong một hệ thống đủ lớn để có thể cầm trên tay.
Hiệu ứng hầm lượng tử cho phép một hạt di chuyển xuyên qua một rào cản, điều mà theo vật lý cổ điển là không thể. Thông thường, khi số lượng hạt tham gia vào quá trình này lớn, các hiệu ứng cơ học lượng tử trở nên khó nhận thấy. Tuy nhiên, thí nghiệm của các nhà khoa học đoạt giải đã chứng minh rằng những đặc tính cơ học lượng tử vẫn có thể rõ ràng ở quy mô vĩ mô.
Trong giai đoạn 1984-1985, John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã thực hiện một loạt thí nghiệm với mạch điện làm từ chất siêu dẫn, loại vật liệu có khả năng dẫn điện hoàn toàn mà không có điện trở. Trong mạch, các thành phần siêu dẫn được phân tách bằng một lớp vật liệu không dẫn điện mỏng, tạo thành cấu trúc gọi là “tiếp giáp Josephson”. Bằng cách điều chỉnh và đo lường tỉ mỉ các đặc tính của mạch, các nhà nghiên cứu đã kiểm soát và khám phá thành công những hiện tượng xảy ra khi dòng điện chạy qua. Các hạt tích điện di chuyển cùng nhau qua chất siêu dẫn, hoạt động như một hạt duy nhất lấp đầy toàn bộ mạch.
Hệ thống giống hạt vĩ mô này ban đầu ở trạng thái dòng điện chạy qua mà không có điện áp, giống như bị “mắc kẹt” sau một rào cản không thể vượt qua. Tuy nhiên, trong thí nghiệm, hệ thống đã thể hiện tính chất lượng tử bằng cách thoát khỏi trạng thái điện áp bằng 0 nhờ hiệu ứng đường hầm. Sự thay đổi trạng thái này được phát hiện khi điện áp xuất hiện.
Các nhà khoa học cũng chứng minh rằng hệ thống hoạt động đúng như dự đoán của cơ học lượng tử: nó được lượng tử hóa, nghĩa là chỉ hấp thụ hoặc phát ra các mức năng lượng cụ thể.
Những khám phá này mở ra tiềm năng to lớn cho sự phát triển của công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo, bao gồm mã hóa lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử. Olle Eriksson, Chủ tịch Hội đồng Nobel Vật lý, nhấn mạnh rằng cơ học lượng tử tiếp tục mang đến những bất ngờ mới và là nền tảng của mọi công nghệ số.
Giải Nobel là giải thưởng quốc tế danh giá, được trao hàng năm cho những cá nhân và tổ chức có đóng góp xuất sắc trong các lĩnh vực Y sinh, Hóa học, Vật lý, Văn học, Hòa bình và Kinh tế. Người đoạt giải sẽ nhận được huy chương, bằng chứng nhận và một khoản tiền thưởng. Năm nay, số tiền thưởng là 11 triệu krona Thụy Điển (khoảng 1,2 triệu USD), được chia đều cho các nhà khoa học.
Từ năm 1901 đến 2024, giải thưởng đã được trao 627 lần cho 1.012 cá nhân và tổ chức trên toàn thế giới. Riêng giải Nobel Vật lý đã được trao 118 lần cho 227 ứng viên. John Bardeen là người duy nhất hai lần được vinh danh với giải Nobel Vật lý, vào năm 1956 và 1972.
Admin
Nguồn: VnExpress
