Nobel Vật lý 2016 và bí ẩn về các vật chất lạ

Cho vài viên đá lên chảo nóng trên bếp, trong vòng vài phút, bạn sẽ quan sát được ba trạng thái phổ biến nhất của vật chất: rắn, lỏng, khí. Nhưng ở một giới hạn đặc biệt của tự nhiên, như khi đạt gần tới không độ tuyệt đối (−273° C), các trạng thái này sẽ bước vào một giai đoạn mới vô cùng kỳ lạ. Các nhà khoa học đạt giải Nobel Vật lý 2016 đã giúp nhân loại hiểu biết về những điều như vậy. Họ đã 'mở ra cánh cửa về một thế giới khác, nơi vật chất có thể chuyển sang các trạng thái khác thường'.


Ba nhà khoa học gốc Anh David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz, hiện đang sinh sống tại Mỹ, đã trở thành những chủ nhân của giải Nobel Vật lý 2016 công bố hôm qua (4/10). David Thouless giành một nửa giải thưởng, trong khi Ducan Haldane và Michale Kosterlitz chia nhau phân nửa giải thưởng còn lại.


Khám phá những đặc tính kỳ lạ của vật chất




Ba nhà khoa học đạt giải Nobel Vật lý 2016 (theo thứ tự từ trái sang) David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz.

Bộ ba nhà khoa học nêu trên đã sử dụng phương pháp hình học tô pô (topology), một nhánh của toán học, để giải thích những trạng thái kỳ lạ của của vật chất như siêu dẫn và siêu lỏng ở nhiệt độ thấp.


Tô pô hay tô pô học có gốc từ trong tiếng Hy Lạp là topologia, gồm topos (nghĩa là 'nơi chốn') và logos (nghiên cứu), là một ngành toán học nghiên cứu những đặc tính bất biến của vật chất qua các sự biến dạng, sự xoắn và sự kéo giãn nhưng ngoại trừ việc xé rách và việc dán dính. Hình học tô pô mô tả hình dạng và cấu trúc của vật chất bằng các đặc điểm cơ bản như số lượng lỗ. Ngành toán học này không phân biệt một chiếc cốc hay một cái vòng, chúng đều giống nhau vì chỉ có 1 lỗ, nhưng lại khác với chiếc bánh xoắn vì nó có 2 lỗ.


Trong điều kiện bình thường, vật chất gồm 3 dạng là khí, lỏng và rắn. Tuy nhiên, trong điều kiện cực nóng hoặc cực lạnh, vật chất biến dạng thành những trạng thái hiếm hơn. Nghiên cứu của các nhà khoa học lần này là dùng tô pô học để giải thích những biến dạng bí ẩn ấy.


Các lý thuyết cũ cho rằng tình trạng siêu bán dẫn và siêu lỏng không thể xảy ra ở các lớp mỏng. Nhưng vào đầu những năm 1970, Kosterlitz và Thouless đã lật ngược các lý thuyết này.


Họ dùng những chiếc bánh 3 hình dạng gồm hình khối (không có lỗ), chiếc bánh vòng (1 lỗ) và bánh xoắn (2 lỗ) để giải thích cho nghiên cứu của mình, và trên thực tế đã phát hiện ra những phản ứng bất ngờ về trạng thái của chất rắn.


Trong thập niên 1980, nhà khoa học Thouless đã giải thích được một thí nghiệm trước đó với các màng dẫn điện mỏng, trong đó độ dẫn được đo một cách chính xác như các khoảng cách nguyên. Ông cho thấy những khoảng cách nguyên đó mang tính tô pô học về bản chất. Cũng vào thời gian đó, nhà khoa học Duncan Haldance phát hiện ra cách các khái niệm tô pô học có thể được sử dụng để hiểu những thuộc tính của các chuỗi nam châm nhỏ được tìm thấy trong một số vật liệu.




Hình học tô pô mô tả hình dạng và cấu trúc của vật chất bằng các đặc điểm cơ bản như số lượng lỗ. Ví dụ như cặp kính có 2 lỗ, chiếc chén có 1 lỗ, chiếc bánh ngọt có 3 lỗ.

Ba nhà khoa học đã chứng minh được rằng siêu dẫn có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp, khi mà hiệu ứng lượng tử xuất hiện, đồng thời giải thích được cơ chế chuyển trạng thái khiến siêu bán dẫn biến mất ở nhiệt độ cao.


Bước tiến cho nhân loại


Các nhà khoa học đạt giải thưởng Nobel Vật lý năm nay đã chứng minh nhiều vật liệu trong thực tế có thể đặc trưng bằng nguyên lý toán học của hình học tô pô. Nói cách khác, với những nghiên cứu của họ, giờ đây chúng ta biết nhiều trạng thái tô pô học, không chỉ ở trong các màng và sợi mỏng mà trong các vật liệu ba chiều thông thường.


Trong thập niên qua, lĩnh vực này đã thúc đẩy những nghiên cứu tiên tiến trong vật lý vật chất cô đặc. Trong tương lai, những vật liệu tuân theo hình học tô pô có thể là tiền đề cho thế hệ điện tử mới, bao gồm cả máy tính lượng tử, cũng như mở đường cho việc sản xuất những vật liệu mới hoàn toàn, chẳng hạn siêu dẫn.


Giải Nobel Vật lý 2016 về tay bộ ba nhà khoa học
Cập nhật: 05/10/2016
Theo hanoimoi

TIN LIÊN QUAN

Giải Nobel Vật lý 2016 về tay bộ ba nhà khoa học

Giải Nobel Vật lý 2016 vừa được quyết định trao cho ba nhà khoa học David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz.

Giáo sư Anh bình thản đi dạy sau khi đoạt giải Nobel Vật lý

Giáo sư Duncan Haldane vẫn tiếp tục công việc giảng dạy hàng ngày sau khi biết tin giành giải thưởng Nobel Vật lý 2016.

Giải thích Nobel Vật lý 2016 với 500 từ: hãy đếm số lỗ trên ổ bánh mì

Nobel Vật lý năm nay được trao cho 3 nhà khoa học với công trình nghiên cứu bắt đầu từ những năm 70 - 80 của thế kỷ trước nhằm giải thích cho những thứ lạ lùng xảy ra đối với vật...

Mùa trao giải Nobel 2016 bắt đầu hôm nay

Mùa trao giải Nobel 2016 sẽ chính thức bắt đầu vào hôm nay. Vào 17 giờ 30 chiều nay, giải Nobel đầu tiên được công bố là giải Nobel Sinh lý học và Y khoa hay gọi tắt là Nobel sinh y học.

Video: Người đạt giải Nobel đầu tiên phát minh ra cái gì?

Giải Nobel được trao cho các cá nhân và tổ chức có thành tựu xuất sắc trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, bạn có bao giờ thắc mắc người đầu tiên đạt giải Nobel là ai chưa?

THỦ THUẬT HAY

Cách bật giám sát ứng dụng trên iOS 15 để bạn quản lý thu thập dữ liệu

Trên iOS 15, Apple đã bổ sung tính năng Giám sát ứng dụng (Record App Activity). Trong bài viết này, mình sẽ chỉ cho bạn cách bật giám sát ứng dụng trên iOS 15 nhé...

Hướng dẫn cách chuyển vùng App Store Canada về Việt Nam

Trong bài trước mình đã hướng dẫn bạn cách chuyển vùng App Store sang Canada để tải ứng dụng, trò chơi không phát hành tại Việt Nam. Trong bài viết hôm nay, mình sẽ giải quyết tiếp vấn đề còn lại là chuyển vùng từ

Bỏ túi ngay cách ngăn hình ảnh xuất hiện trong tìm kiếm Spotlight trên iPhone

Kể từ iOS 15, Apple đã cải tiến thanh tìm kiếm Spotlight trên các thiết bị iPhone và iPad, người dùng có thể tìm kiếm bất kì nội dung gì ở đây. Tuy nhiên, một số kết quả tìm kiếm làm lộ ra những hình ảnh cá nhân làm

Hướng dẫn tải nhạc bản quyền trên Zing MP3 cho máy Android

Cách tải nhạc bản quyền Zing MP3 luôn là vấn đề được nhiều người quan tâm. Dưới đây sẽ là biện pháp giúp bạn giải quyết vấn đề này.

Ứng dụng diệt Virus Free tốt nhất cho máy tính

Bạn đang cần một phần mềm diệt virus free giúp bảo vệ máy tính trước những mối nguy hiểm từ Virus, Keylog,...Hãy tham khảo những ý kiến sau đây.

ĐÁNH GIÁ NHANH

Điểm danh các ứng dụng tra cứu điểm thi 2023, phụ huynh & học sinh không được bỏ qua

Còn chưa đầy 2 tháng nữa, các bạn học sinh trên toàn quốc sẽ chính thức bước vào kỳ thi chuyển cấp lên 10 và THPT Quốc gia 2023. Hiểu được điều này, Trangcongnghe.vn đã tổng hợp các ứng dụng tra cứu điểm thi cực hay

Chevrolet Captiva LTZ 2016 - chiếc SUV 7 chỗ giá rẻ và đáng mua

Chevrolet Captiva Revv 2016 có thể không phải là chiếc SUV 7 chỗ mới nhất trên thị trường, tuy nhiên với mức giá khởi điểm 30.490 USD (~ 678 triệu đồng) thì đây là một trong những chiếc xe...

Đánh giá CPU Intel Core i9-7960X – Đa nhân mạnh, ép xung cao, giá 1.699 USD

Với khả năng xử lý đến 32 luồng dữ liệu cùng lúc, tức gấp đôi so Core i7-7820X lẫn Ryzen 7 1800X nên không gì ngạc nhiên khi cấu hình thử nghiệm nhẹ nhàng “bay” qua các phép thử với những điểm số ấn tượng, đặc biệt