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

Hướng dẫn xem trực tiếp VTV HD trên máy tính

Hiện tại, những kênh như VTV6, VTV6 HD là 2 kênh đang nhận được rất nhiều sự chú ý của người xem khi đây là kênh chiếu World Cup 2018 trực tiếp, ngoài VTV6, VTV6HD thì bạn có thể theo dõi trực tiếp trên VTV3 và VTV2 mà

Mách bạn mẹo thay đổi tên người dùng TikTok

Nếu bạn không muốn sử dụng tên người dùng TikTok hiện tại của mình, bạn có thể thay đổi thành tên bất kỳ trên ứng dụng.

Troll bạn bè bằng cách tạo virus "giả" trên Notepad

Tại sao không thử cách troll bạn bè của mình bằng “virus”, thử tạo một loại virus giả sau đó gửi cho bạn bè của mình nhỉ. Chắc chắn bạn bè của bạn sẽ phải “hét ầm” lên khi biết máy tính của họ nhiễm “virus giả”.

Những tính năng, thủ thuật Microsoft Word hữu ích có thể bạn chưa biết

Một số mẹo sử dụng Word cơ bản mà chắc chúng ta đều biết, đó là tạo phím tắt , chèn video và ảnh vào Word hay tạo và sử dụng macro ... đều là những cách giúp chúng ta soạn thảo Word chuyên

Cell pin laptop là gì? Những điều cần biết về dung lượng pin laptop

Dung lượng pin của laptop thường được công bố bằng cell pin thay vì mAh như điện thoại hay máy tính bảng.

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá chi tiết TOP 10 Smartwatch đáng mua nhất 2023: Ngon - Bổ - Rẻ

Trong thời đại hiện nay, với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của công nghệ số, nhu cầu sử dụng các thiết bị hiện đại của con người càng tăng cao. Đồng hồ giờ đây không chỉ đơn thuần là một công cụ đo thời gian, mà nó

Mở hộp Galaxy J7 Pro xanh ánh bạc - smartphone tầm trung khẩu độ f/1.7 "khủng" nhất hiện nay

Mặc dù phải đến ngày 7/7/2017 thì những chiếc J7 Pro mới đến tay khách hàng đầu tiên nhưng hôm nay TECHRUM đã có trên tay phiên bản thương mại của sản phẩm này. Mời các bạn cùng xem một số hình ảnh mở hộp và cận cảnh

[Đánh giá] Razer Lancehead TE: đối xứng và đằm tay, cảm biến xịn, phần mềm chưa hoàn chỉnh, giá cao

Razer Lancehead Tournament Edition (Lanchead TE) có thiết kế mới mẻ, thể hiện sự trở lại của đội 3 đầu rắn xanh với form đối xứng (ambidextrous) và sử dụng cảm biến tương tự DeathAdder Elite. Như tên gọi Tournament