Giải Thưởng Nobel Vật Lý Năm 2018: Một Chiến Thắng Cho Quang Học Hạt

Năm 2018, một cơn bão niềm vui đã tràn ngập cộng đồng khoa học khi giải thưởng Nobel Vật Lý được trao cho ba nhà vật lý lỗi lạc Arthur Ashkin, Gérard Mourou và Donna Strickland. Trong số những người chiến thắng này, Donna Strickland là người phụ nữ thứ ba trong lịch sử nhận được vinh dự cao quý này. Thành tựu của cô - phát triển kỹ thuật khuếch đại xung laser cực ngắn (CPA) - đã thay đổi toàn bộ lĩnh vực quang học và mở ra cánh cửa cho vô số ứng dụng trong y học, sản xuất và nghiên cứu khoa học.

Donna Strickland sinh năm 1959 tại Guelph, Ontario, Canada. Ngay từ nhỏ, cô đã thể hiện niềm đam mê mãnh liệt với khoa học, đặc biệt là vật lý. Sau khi hoàn thành bằng cử nhân vật lý tại Đại học Waterloo, Strickland tiếp tục theo đuổi nghiên cứu tiến sĩ tại Đại học Rochester. Tại đây, cô đã gặp nhà vật lý Gérard Mourou và bắt đầu hợp tác trong một dự án nghiên cứu đầy thách thức: tìm cách tạo ra các xung laser cực ngắn mà vẫn duy trì được cường độ cao.

Trước năm 1985, thời gian của xung laser thường ở mức nano giây hoặc pico giây. Điều này hạn chế khả năng ứng dụng của laser trong các lĩnh vực cần độ chính xác cao và xử lý vật liệu nhanh chóng. Strickland và Mourou đã nhận ra rằng chìa khóa để giải quyết vấn đề này nằm ở việc khuếch đại xung laser theo từng giai đoạn, sử dụng một kỹ thuật gọi là “chiết trung”.

Kỹ thuật CPA của Strickland và Mourou hoạt động như sau:

1. Mở rộng xung: Ban đầu, xung laser ngắn được mở rộng ra về thời gian bằng cách sử dụng một hệ thống quang học đặc biệt.
2. Khuếch đại: Xung laser đã được mở rộng sau đó được khuếch đại bởi laser Nd:YAG. Việc mở rộng thời gian giúp tránh được thiệt hại cho chất khuếch đại do cường độ laser cao.
3. Nén xung: Cuối cùng, xung laser được nén lại về thời gian ban đầu bằng một hệ thống gương đặc biệt.

Kết quả là Strickland và Mourou đã thành công trong việc tạo ra các xung laser cực ngắn, chỉ kéo dài vài femto giây (1 femto giây = 10^-15 giây!). Đây là bước ngoặt quan trọng trong lịch sử laser học, mở ra vô số khả năng mới cho ứng dụng của công nghệ này.

Kỹ thuật CPA đã tác động sâu rộng đến nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Ngoài những thành tựu trong lĩnh vực laser, Strickland cũng là một nhà giáo dục nhiệt tình. Cô đã dành nhiều năm giảng dạy tại Đại học Waterloo, truyền cảm hứng cho thế hệ sinh viên mới.

Strickland chính là minh chứng sống động cho sự đóng góp to lớn của phụ nữ trong khoa học. Trước đây, ngành vật lý thường được coi là một “lĩnh vực của nam giới”. Tuy nhiên, Strickland đã phá vỡ mọi rào cản và trở thành nguồn cảm hứng cho hàng triệu cô gái trên toàn thế giới, khuyến khích họ theo đuổi đam mê khoa học và góp phần vào sự phát triển của nhân loại.

Tham khảo:

• The Nobel Prize in Physics 2018
• Donna Strickland - Wikipedia