NOBEL VẬT LÝ 1999

Giải Nobel Vật lý năm 1999 được trao cho giáo sư người Hà Lan Gerardus t Hooft tại Đại học Utrecht ở Utrecht (Hà Lan) và giáo sư danh dự người Hà Lan Martinus J. G. Veltman tại Đại học Michigan (Mỹ) và ở Bithoven (Hà Lan) "do làm sáng tỏ cấu trúc lượng tử của các tương tác điện yếu trong vật lý".
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
NOBEL VẬT LÝ 1999 GIẢI NOBEL VẬT LÝ 1999 Giải Nobel Vật lý năm 1999 được trao cho giáo sư người Hà Lan Gerardus tHooft tại Đại học Utrecht ở Utrecht (Hà Lan) và giáo sư danh dự người Hà LanMartinus J. G. Veltman tại Đại học Michigan (Mỹ) và ở Bithoven (Hà Lan) do làmsáng tỏ cấu trúc lượng tử của các tương tác điện yếu trong vật lý. Hai nhà nghiên cứu nói trên được trao tặng Giải Nobel vì họ đã đưa ra mộtcơ sở toán học vững chắc hơn cho lý thuyết vật lý hạt cơ bản. Đặc biệt họ đã chỉ ralý thuyết này có thể được sử dụng cho các tính toán chính xác đối với các đại lượngvật lý như thế nào. Các thực nghiệm trên các máy gia tốc ở châu Âu và Mỹ gần đâyđã xác nhận nhiều kết quả tính toán. Thales từ 2 600 năm trước đây nói rằng: Bất cứ cái gì đều được tạo ra từnước. Nhưng Thales nói bằng ngôn ngữ của các nhà triết học. Thay cho câu nóinày, nhà khoa học tự nhiên của thời đại chúng ta nói rằng: Bất cứ cái gì đều đượctạo ra từ các hạt cơ bản. Các hạt cơ bản là các viên gạch xây dựng nhỏ nhất của tựnhiên và là căn nguyên của mọi thứ quanh ta. Các đối tượng trong thế giới xung quanh chúng ta đều được xây dựng từ cácnguyên tử mà chúng bao gồm các electron và hạt nhân nguyên tử. Các hạt nhângồm các proton và neutron và các hạt này đến lượt chúng được cấu thành từ cácquark. Để nghiên cứu vật chất ở mức trong cùng cần có các máy gia tốc lớn. Cácmáy gia tốc đầu tiên được chế tạo từ những năm 1950 và chúng đánh dấu sự ra đờicủa vật lý hạt hiện đại. Lần đầu tiên có thể nghiên cứu sự phát sinh của các hạt mớivà các lực tác động giữa chúng. Trong tự nhiêncó bốn loại tương tác là tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ,tương tác mạnh và tương tác yếu. Tương tác điện từ là tương tác có trách nhiệmchẳng hạn đối với sự tồn tại của các nguyên tử. Diễn viên chính ở đây là photon(lượng tử ánh sáng). Không có photon thì không có các hiện tượng điện từ. Tươngtác yếu có các tác nhân của nó là ba hạt W+, W- và Z0. Các hạt này cực kỳ quan trọng.Chẳng hạn như hạt W-. Chúng ta biết rằng Mặt Trời giống như một lò sưởi. Cái gìtạo ra lửa ở đó? Đó chính là hạt W-. Không có tương tác yếu thì Mặt Trời không thểchiếu sáng. Hóa ra photon và các hạt W và Z có nguồn gốc chung. Lý thuyết hạt hiện đại được hình thành từ khoảng giữa những năm 1950.Nhiều năm nghiên cứu đã đưa đến mô hình chuẩn (Standard Model) của vật lý hạt.Mô hình này gộp tất cả các hạt cơ bản vào ba họ của các quark và lepton mà chúngtương tác với nhau nhờ một số các hạt trao đổi của các lực mạnh và lực điệnyếu.Theo mô hình chuẩn, các hạt cơ bản của vật chất là 6 lepton và 6 quark. Lựcgiữa các hạt này được mô tả bởi các lý thuyết trường lượng tử và các lý thuyết nàyđều là loại lý thuyết chuẩn không Abel (non-abelian gauge theory). Lực điện yếuđược dàn xếp bởi 4 hạt trao đổi. Các hạt trao đổi gồm photon không có khối lượng(gamma) và 3 hạt trường W+, W- và Z0. Lực mạnh được truyền đi bởi 8 gluon gkhông có khối lượng. Ngoài 12 hạt trao đổi nói trên, mô hình chuẩn dự đoán mộthạt rất nặng là hạt Higg H0. Trường của hạt Higg tạo ra tất cả các khối lượng hạt. Cơ sở lý thuyết của mô hình chuẩn lúc đầu không hoàn chỉnh và đặc biệt lànó không rõ ràng chút nào trong việc sử dụng cho các tính toán chi tiết đối với cácđại lượng vật lý. Garardus t Hooft và Martinus J. G. Veltman đã đưa ra một cơ sởtoán học vững chắc hơn cho mô hình chuẩn. Nghiên cứu của họ cung cấp cho cácnhà nghiên cứu một cơ cấu máy lý thuyết (theoretical machinery) có chức năngtốt nhằm có thể sử dụng nó chẳng hạn cho việc dự đoán các tính chất của các hạtmới. Các lý thuyết sử dụng hiện nay trong mô hình chuẩn của vật lý hạt nhằm môtả các tương tác của các hạt đều là các lý thuyết chuẩn (gauge theory). Thu ật ngữchuẩn liên quan đến một đặc tính của các lý thuyết này là đối xứng chuẩn (gaugesymmetry). Nhiều nhà nghiên cứu xem nó như một trong các đặc tính cơ bản nhấtcủa vật lý. Vào những năm 1860, nhà vật lý người Xcốtlen James Clerk Maxwell đãđưa ra lý thuyết điện từ. Lý thuyết này là một lý thuyết chuẩn trong thuật ngữ hiệnđại hiện nay. Lý thuyết của Maxwell thống nhất điện học với từ học và dự đoánchẳng hạn như sự tồn tại của các sóng vô tuyến. Chúng ta có thể minh họa khái niệm lý thuyết chuẩn như sau. Các điệntrường và từ trường có thể được biểu diễn bằng các hàm thế. Các hàm này có thểđược trao đổi (biến đổi chuẩn (gauge-transformed)) theo một qui tắc nào đó màkhông làm thay đổi các trường. Phép biến đổi đơn giản nhất là thêm một hằng sốvào điện thế. Về mặt vật lý, điều này minh họa cho một thực tế rõ ràng là điện thếcó thể được tính từ một điểm không tùy ý do chỉ các khác biệt thế mới có ý nghĩa.Điều này giải thích tại sao một con sóc có thể đi dọc theo một dây điện cao thế màkhông bị điện giật. Các nhà vật lý cho việc điểm không có thể được di chuyển theocách này là một sự đối xứng trong lý thuyết và đối xứng này là một đối xứng chuẩn. Trật tự mà ...