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 đăng nhập Wifi trên MacOs bằng các bước đơn giản

Dưới đây là bài hướng dẫn cơ bản dành cho người dùng có thể truy cập Wifi dễ dàng trên Hệ điều hành MacOs. Chỉ với các thao tác đơn giản bạn có thể truy cập Wifi.

9 lỗi thường gặp khi bạn mua hoặc đang sử dụng Surface cũ

Ngày càng có nhiều người lựa chọn sử dụng máy tính bảng Surface vì những ưu điểm vượt trội mà nó mang lại cho người dùng. Tuy nhiên thực tế, khi sử dụng một thời gian thì những chiếc máy tính bắt đầu xuất hiện một số

Những website rút gọn link URL tốt nhất hiện nay

Mục đích của việc rút gọn link là làm ngắn đường dẫn của link giúp dễ đọc, dễ nhớ và dễ chia sẻ hơn; xem thống kê lượt nhấp chuột và nguồn nhấp vào liên kết. Ngoài mục đích này, nhiều người sử dụng dịch vụ rút gọn link

Tải hình nền sự kiện iPhone 13 và xem sự kiện iPhone 13 trên điện thoại cực kì thú vị

iPhone 13 sắp sửa ra mắt người dùng và mới đây Apple cũng đã chính thức công bố sự kiện của họ vào giữa tháng 9 tới đây. Điều thú vị hơn là bạn có thể xem sự kiện iPhone 13 với công nghệ AR ngay trên điện thoại của

Hướng dẫn cách phát hiện thiết bị dùng “chùa” Wi-Fi nhà bạn bằng iPhone

Bạn không vào được internet cho dù đứng ngay cạnh cục phát Wi-Fi, lý do là gì? Không phải do cá mập cắn đâu mà vì Wi-Fi nhà bạn đang bị một số thiết bị dùng “chùa” Wi-Fi. Chỉ cần bạn đang sử dụng iPhone là có thể tóm

ĐÁNH GIÁ NHANH

Toyota Vios 1.5G 2019: Chiếc xe tối ưu cho những người thích bền bỉ, rộng rãi, ít hỏng vặt

Tại một thị trường không quá lớn như Việt Nam, việc một dòng xe đạt cột mốc doanh số 100.000 đơn vị là tương đối hiếm, và bất kể dòng xe nào làm được điều này thì đều xứng đáng được tôn

Đánh giá laptop Dell Inspiron 15 7570 với vi xử lý Intel là i7-8550U

Phần cứng khác bao gồm ổ cứng SSD M.2 128GB và HDD 1TB 5400rpm, hỗ trợ khe cắm M.2 SATA/NVMe, màn hình Full HD IPS 15,6 inch và GPU rời GeForce MX150. Tuy nhiên, có rất nhiều chi tiết khác mà các tờ thông số kỹ thuật

Đánh giá nhanh Galaxy C7: Siêu phẩm tầm trung mới của Samsung

Thông số kĩ thuật Samsung Galaxy C7 Màn hình Super AMOLED 5,7 inch Full HD CPU Qualcomm Snapdragon 625 GPU Adreno 506 RAM 4 GB Bộ nhớ trong 32 GB/ 64 GB, hỗ trợ...