Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia ở Stockholm, Thụy Điển công bố những người đoạt giải Nobel Vật lý năm 2023 vào ngày 3/10. Ảnh: Reuters

Theo hãng tin CNN dẫn lời Ủy ban Nobel ngày 3/10, giải thưởng được trao cho 3 nhà khoa học vì “vì phương pháp thực nghiệm tạo ra xung ánh sáng phục vụ nghiên cứu động lực học điện tử trong vật chất”. Nhờ vào phát hiện này, các nhà khoa học đoạt giải đã mang lại cho nhân loại “những công cụ mới để khám phá thế giới bên trong các nguyên tử và phân tử”.

Cụ thể, 3 nhà khoa học thắng giải Nobel Vật lý 2023 đã sử dụng tia laser chính xác để tạo ra những chùm ánh sáng cực ngắn. Giáo sư L'Huillier tại Đại học Lund ở Thụy Điển đã phát hiện ra một hiệu ứng mới từ sự tương tác của ánh sáng laser với các nguyên tử trong chất khí. Trong khi đó, giáo sư Agostini tại Đại học bang Ohio và giáo sư Krausz tại Viện Quang học Lượng tử Max Planck ở Đức sau đó đã chứng minh được rằng hiệu ứng này có thể được sử dụng để tạo ra các xung ánh sáng ngắn hơn so với những gì có thể được tạo ra trước đây.

Các thí nghiệm sau đó của bộ 3 nhà khoa học với tia laser sau đó đã cho phép họ “ghi lại những khoảnh khắc ngắn nhất” – điều trước đây được cho là không thể đạt được. Cho đến khi có bước đột phá này, các nhà khoa học vẫn chưa thể quan sát hoặc đo lường các chuyển động riêng lẻ của một electron do chúng nhanh chóng mờ đi cùng nhau, khiến cho các sự kiện cực ngắn không thể quan sát được.

Về mặt lý thuyết, chuyển động của các electron bên trong nguyên tử và phân tử nhanh đến mức chúng được đo bằng atto giây – một đơn vị thời gian ngắn tới ngưỡng gần như không thể thấu hiểu. Ủy ban Nobel giải thích một atto giây so với một giây cũng tương tự như một giây so với độ tuổi của vũ trụ. Do đó, những chuyển động xảy ra nhanh tới mức các nhà khoa học không biết chúng xảy ra như thế nào hay trình tự là gì.

Tuy nhiên với kỹ thuật mới này, CNN trích dẫn ông Bob Rosner, chủ tịch Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ và là giáo sư tại Đại học Chicago, nhận định: “Họ có thể cung cấp công cụ giúp chúng ta quan sát quá trình phân tử được lắp ráp: Cách mọi thứ kết hợp với nhau để tạo ra phân tử”.

Ông Michael Moloney, giám đốc điều hành của Viện Vật lý Mỹ cho biết phát hiện này đã “mở ra một cánh cửa hoàn toàn mới về vũ trụ của chúng ta”. Ông đánh giá đây là “thời khắc biến đổi trong ngành vật lý và khoa học, nơi một phương pháp hoàn toàn mới để thăm dò vũ trụ đã được mở ra nhờ công của 3 nhà vật lý”.

Với phương pháp này, các nhà khoa học hoàn toàn có thể “xem electron chuyển động như thế nào giữa các phân tử và bên trong phân tử, đồng thời thực sự hiểu được nền tảng của tất cả các phản ứng hóa học và vật lý”.

Kỹ thuật này không cho phép nhà khoa học nhìn thấy trực tiếp các electron nhưng hoạt động giống như ánh sáng nhấp nháy để ghi lại hình ảnh thứ gì đó chuyển động nhanh, cho phép các nhà khoa học đo các thuộc tính khác nhau của các hạt hạ nguyên tử mang điện tích.

Về phía giáo sư L’Huillier, bà cho biết ngoài ứng dụng tiềm năng đầu tiên của nghiên cứu là giúp các nhà khoa học nhìn vào các electron và quan sát đặc tính của chúng, nó còn có thể được ứng dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn.