Giải thưởng Nobel về vật lý Laser – Master 1964

Giải thưởng Nobel Vật lý năm 1964 đã dành cho 3 nhà Vật lý nổi tiếng, 2 người Nga: Nikolai Gennadievich Basov (1922-2001) và thầy giáo của ông Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (1916-2002), và 1 người Mỹ: Charles Hard Townes (1915)

Về những kết quả nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực vật lý thực nghiệm, tạo ra Laser (Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation – Khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức) và Maser (Microwave Amplification by Stimulation Emission of Radiation – Khuếch đại vi sóng bằng bức xạ cưỡng bức).

Laser và Maser đã được dùng trong lĩnh vực Vô tuyến Thiên văn, Radar, Thông tin Vệ tinh, Y học và các lĩnh vực khác.

Trong bài này, Chúng tôi xin nhắc đến 2 nhà Vật lý người Nga, mà cuộc đời và sự nghiệp có nhiều nét giống nhau: có vợ là một nhà khoa học, tham gia chiến tranh bảo vệ tổ quốc, làm việc tại Viện Vật lý Lebedev, nghiên cứu Laser và Maser, là Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (sau này là Liên bang Nga), là Anh hùng Liên Xô, được giải thưởng Lênin và nhiều giải thưởng cao quý khác, trong đó có giải thưởng Nobel về Vật lý, yên nghỉ tại Nghĩa trang Novodyevichy, Moskva, nơi dành cho các danh nhân Liên Xô và Nga.

Viện sĩ Aleksandr Mikhailovich Prokhorov

Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (tiếng Nga: Алекса́ндр Миха́йлович Про́хоров)

Tiểu sử và hoạt động khoa học

Sinh ngày 11-7-1916, tại Russell Rd Peeramon, Atherton, Queensland, Úc; sau Cách mạng Tháng Mười Nga, cùng cha mẹ trở về Liên Xô (1923).

Mất ngày 08-01-2002 (vì viêm phổi), hưởng thọ 85 tuổi.

Là một trong những người sáng lập lĩnh vực quan trọng nhất của Vật lý hiện đại – Thiết bị Điện tử Lượng tử; 2 lần Anh hùng Liên Xô (cũ); giải thưởng Nobel về Vật lý…

A.M. Prokhorov vào Khoa Vật lý của Đại học Leningrad (nay là Saint Petersburg), tham dự các bài giảng Cơ học Lượng tử, Lý thuyết Tương đối, Giáo sư V.A. Fock; Vật lý Đại cương, Vật lý Quang phổ, Giáo sư S.E. Frish; Vật lý Phân tử, Giáo sư E.K. Gross (1934). Tốt nghiệp hạng danh dự (1939), trở thành nghiên cứu viên sau đại học tại Viện Vật lý Lebedev LPI, Moskva (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô FIAN); bắt đầu nghiên cứu các vấn đề về truyền sóng vô tuyến tại Phòng Thí nghiệm Dao động, nghiên cứu của ông liên quan đến truyền sóng vô tuyến trong tầng điện li.

Chiến tranh bùng nổ, gia nhập Quân đội Liên Xô (bộ binh) tham gia Đại chiến 2 (6-1941), ông bị thương hai lần, được trao 3 Huy chương; ông được xuất ngũ và trở lại Phòng Thí nghiệm Dao động LPI, bắt đầu nghiên cứu các dao động phi tuyến (1944).

Nghiên cứu về bức xạ của Electron trong Synchotron dải sóng cm, chứng minh sự phát xạ chủ yếu tập trung ở vùng phổ vi sóng (từ 1947); ông là Trợ lý trưởng của Phòng Thí nghiệm Dao động, tổ chức một nhóm các nhà khoa học trẻ quan tâm đến lý thuyết và thực nghiệm Phổ Vô tuyến (RadioSpectroscopy) và các Thiết bị Điện tử Lượng tử (Quantum Electronic) (từ 1950); là Trưởng Phòng Thí nghiệm Dao động, ông (cùng N.G. Basov) phát triển cơ sở lý thuyết và chế tạo bộ dao động phân tử Amoniac (1954), đề xuất phương pháp đảo ngược mật độ dùng điện trường và từ trường không đồng nhất.

Bắt đầu nghiên cứu về Cộng hưởng Thuận từ Điện tử (Electronic Paramagnetic Resonance EPR) (1955); phổ EPR và thời gian “nghỉ” trong các tinh thể, các ion của nguyên tố nhóm Sắt trong mạng Oxit Nhôm Al2O3, ông tìm hiểu Phổ EPR của Ruby (biến thể Crom pha tạp Oxit Nhôm) và xác định là vật liệu Laser (1957); hợp tác với Phòng Thí nghiệm Phổ Vô tuyến (do ông xây dựng) tại Viện Vật lý Hạt nhân Đại học Moskva; thiết kế và nghiên cứu đặc điểm của Maser bằng các vật liệu khác nhau; quan sát quá trình chuyển đổi Gốc tự do DPPH từ trạng thái Thuận từ sang trạng thái Phản sắt tại 0,30K; đề xuất dùng Hộp Cộng hưởng mở (Giao thoa kế Fabri-Pero) tạo ra Laser (1958).

Tạo ra các Laser khác: Laser dựa trên chuyển hai Photon (1963), Laser bức xạ Liên tục, Laser bức xạ Hồng ngoại, Laser Xung công suất (1966); ông nghiên cứu hiệu ứng phi tuyến xảy ra trong quá trình truyền bức xạ Laser (cơ cấu MultiFocus của chùm sóng trong môi trường Phi tuyến, truyền Soliton trong Sợi quang, kích thích và phân li bức xạ Hồng ngoại, Laser Siêu âm, tính chất chất rắn và Plasma Laser dưới ảnh hưởng của tia sáng); tác giả phát minh khoa học quốc gia “Thực nghiệm phát hiện hiện tượng mới về sự xuất hiện của xung thủy lực với sự hấp thu chùm ánh sáng Maser lỏng” (1963).

A.M. Prokhorov bảo vệ luận án về Lý thuyết ổn định tần số của Dao động tử (Oscillator) hình ống trong các mô hình thông số nhỏ (1946); bảo vệ Tiến sĩ về phương pháp ổn định dao động tần số vô tuyến “Bức xạ của Electron trong bộ gia tốc Synchotron” (1951).

A.M. Prokhorov trở thành giáo sư tại Đại học Quốc gia Moskva; được trao giải thưởng Lênin (cùng N.G. Basov, 1959); trở thành Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1960); Viện sĩ thông tấn về Vật lý và Thiên văn (1973-1993); là Phó Giám đốc, Giám đốc, và Giám đốc danh dự Viện Vật lý Lebedev LPI.

Là Trưởng Ban Biên tập “Bách khoa toàn thư lớn Liên Xô” (1969), Trưởng Ban Biên tập Tạp chí Quốc tế “Vật lý Laser “, thành viên của Ban Biên tập Tạp chí “Bề mặt: Vật lý, Hóa học, Cơ khí”, ông là thành viên nước ngoài Viện Hàn lâm Khoa học Tiệp Khắc (1982), thành viên danh dự Viện Hàn lâm Khoa học Moldova (1992).

Phát biểu trên Đài Truyền hình Nga về Laser, ông nói: “đây là một bước đột phá, vì trước đó không ai nghĩ rằng người ta có thể tạo ra được một thiết bị phát ra các loại tia quang học, nhưng sau đó nghiên cứu này đã trở thành một ngành quang học độc lập”. Ông được Tổng thống Liên bang Nga Vladimir Putin ghi nhận công lao: “tên tuổi ông gắn liền với những phát minh góp phần định hình nền văn minh của thế kỷ 20”.

Thành tích và khen thưởng

Vì những công lao trong Kháng chiến và Xây dựng đất nước, Viện sĩ A.M. Prokhorov đã nhận được các phần thưởng cao quý của Liên Xô, Liên bang Nga và nước ngoài: Huy chương Dũng cảm (1945); Giải thưởng Lênin (1959); Giải Nobel Vật lý (1964); Anh hùng Lao động xã hội chủ nghĩa (hai lần 1969, 1986); Giải thưởng Nhà nước Liên Xô (1980); Huy chương vàng Đại học quốc gia Moscow mang tên Lomonosov (1987); Giải thưởng Chính phủ Liên Xô (1988, 1989); Giải thưởng Nhà nước Liên bang Nga (1998); Giải thưởng Nhà nước Liên bang Nga (2003, truy tặng); Huân chương kỉ niệm 20, 30, 40, 50 năm chiến thắng 1941÷1945 (1965, 1975, 1985, 1995) và nhiều giải thưởng cao quí khác.

Viện Vật lý (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga), Viện Hàn lâm Kĩ thuật Liên bang Nga, Huy chương vàng Viện Hàn lâm Khoa học Nga, mang tên Viện sĩ A.M. Prokhorov.

Đài tưởng niệm Viện sĩ A.M. Prokhorov trên Đại lộ Đại học Tổng hợp Moskva (2015). Quảng trường Viện sĩ A.M. Prokhorov tại huyện Gagarin, Moskva (2016).

Hãng Warner Bros phát hành bộ phim khoa học “Thiết kế Tia” dành cho những thành tựu, đặc biệt là các chùm tia Laser, của Viện Vật lý (Liên Xô) đứng đầu là Viện sĩ Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (1985).

Gia đình

Cha Mẹ ông là Mikhail Ivanovich Prokhorov đã tham gia cách mạng (1880÷1942) và Mikhailova Maria Ivanovna (1887÷1943), phải di cư khỏi Nga để thoát khỏi truy bức của chính phủ Nga hoàng. Năm 1923, gia đình trở về quê hương.

Ông kết hôn với G.A. Shelepina (1941), là một nhà địa lý, sinh ra một con trai.

Viện sĩ Nikolai Gennadievich Basov

Nikolai Gennadievich Basov (tiếng Nga: Никола́й Генна́диевич Ба́сов)

Tiểu sử và hoạt động khoa học

Sinh ngày 14-12-1922 (tại thị trấn Usman, tỉnh Tambov, bây giờ là Lipetsk Oblast, một ngôi làng gần thành phố Voronezh ở miền Trung nước Nga).

Mất ngày 01-7-2001, yên nghỉ tại Nghĩa trang Novodyevichy, Moskva, nơi dành cho các danh nhân Liên Xô và Nga, hưởng thọ 78 tuổi.

Là một trong những người sáng lập lĩnh vực quan trọng nhất của Vật lý hiện đại – Thiết bị Điện tử Lượng tử; 2 lần Anh hùng Liên Xô (cũ); giải thưởng Nobel về Vật lý…

Năm 1927, gia đình ông chuyển đến Voronezh.

Sau khi tốt nghiệp Trung học tại Voronezh (1941), ông được đào tạo làm phụ tá của bác sĩ tại Học viện Quân y Kuibishev; rời Học viện gia nhập Quân đội Liên Xô, tham gia Đại chiến 2 tại mặt trận Ukraina 1 (1943).

Sau chiến tranh, ông giải ngũ (1945), vào Viện Vật lý Kĩ thuật Moskva. Từ 1948, ông làm Trợ lý Phòng Thí nghiệm tại Viện Vật lý Lebedev (LPI) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1948).

Ông (cùng A.M. Prokhorov) bắt đầu làm việc trong lĩnh vực Vật lý Vô tuyến Lượng tử (1952), thực hiện (lý thuyết và thực nghiệm) thiết kế và xây dựng thiết bị tạo dao động; xuất bản bài báo (cùng A.M. Prokhorov) mô tả khả năng của máy phát phân tử bức xạ vi sóng (1954), dựa trên hiệu ứng phát xạ cưỡng bức các nguyên tử, do Albert Einstein đề xuất (từ 1917); đề xuất ý tưởng (cùng A.M. Prokhorov) Laser ba cấp; thiết kế và xây dựng bộ dao động lượng tử trong vùng quang học (1957); đề xuất mẫu Laser Bán dẫn (1959); nhóm của ông đề xuất ba phương pháp tạo trạng thái nhiệt độ âm trong chất bán dẫn (1961) và chế tạo Laser Bán dẫn (1963); Laser Bán dẫn của nhóm các nhà khoa học Viện Vật lý Lebedev được trao giải thưởng Lênin (1964).

Nhóm của ông nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong lĩnh vực: Laser Công suất (1961), phản ứng nhiệt hạch có kiểm soát, phương pháp làm nóng Plasma Laser, phân tích các quá trình kích thích các phản ứng hóa học của bức xạ Laser; tạo Laser xung năng lượng cao Thủy tinh Nd (1968); phát triển lý thuyết hình thành xung Pico giây; đề xuất phương pháp Laser kích thích nhiệt tạo ra Laser Khí động học (GasDynamic). Nhóm của ông bắt đầu làm việc trong lĩnh vực Quang Điện tử (1963); một số phần tử Logic nhanh hoạt động trên cơ sở Diode Laser (1967); cấu trúc Logic của hệ thống Quang Điện tử đa kênh xử lí dữ liệu quang học; bức xạ của Khí hiếm dưới tác động của một chùm tia điện tử mạnh (1966); chế tạo Laser chân không phát tia cực tím (1970); máy thu hình TV Laser (1968), bắt đầu nghiên cứu về các tiêu chuẩn tần số trong vùng quang học (trên cơ sở của Laser Khí); đề xuất Laser Vòng tiêu chuẩn tần số ổn định cao dùng trong quang học phi tuyến (1969); chế tạo Laser Khí hấp thụ Methane tần số ổn định (1970); tạo ra Laser Hóa học hoạt động trên hỗn hợp Deuterium, F và CO­­­2 ở áp suất khí quyển; đề xuất và phát triển thực nghiệm phương pháp kích thích Laser Khí (GasLaser Elion – bơm khí nén ion hóa) hỗn hợp CO­­­2 và N2 nén đến 25 Atm, gia tăng hiệu suất Laser Khí so với Laser CO­­­2 áp suất thấp; kích thích các phản ứng hóa học của bức xạ Laser Hồng ngoại (1970).

N.G. Basov tốt nghiệp Viện Vật lý Kĩ thuật Moskva (1950); bảo vệ Thạc sĩ dưới sự hướng dẫn của A.M. Prokhorov (1953); bảo vệ Tiến sĩ Khoa học về Vật lý và Toán học tại Viện Vật lý Lebedev LPI công trình lý thuyết và thực nghiệm dao động phân tử dùng Amoniac làm môi trường hoạt động – Maser (1956); là Phó Giám đốc, là Giám đốc Viện Vật lý Lebedev LPI, đồng thời là Trưởng Phòng Thí nghiệm Vật lý Vô tuyến Lượng tử (RadioPhysics Quantum, thành lập năm 1963).

N.G. Basov là Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1962÷1966) (từ 1991 gọi là Viện Hàn lâm Khoa học Nga Liên bang Nga; tham gia Đoàn Chủ tịch Viện (1967÷1990); là thành viên thường trực của Viện (1991).

N.G. Basov là Thành viên nước ngoài Viện Hàn lâm Khoa học Berlin, Đức (1967); Viện Hàn lâm Đức, Academy “Leopoldina” (1971); Viện Hàn lâm Khoa học Bungari (1974); Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Ấn Độ INSA (1974).

N.G. Basov là Trưởng Ban Biên tập Tạp chí khoa học Liên Xô Priroda (Nature) và Điện tử học Lượng tử (Kvantovaya Elektornika); thành viên Ban Biên tập “Il Nuovo Cimento”.

N.G. Basov là Đại biểu Xô viết Tối cao Liên Xô (1974); thành viên Ủy ban Hòa bình Liên Xô; thành viên Hội đồng Hòa bình Thế giới.

Thành tích và khen thưởng

Vì những công lao trong Kháng chiến và Xây dựng đất nước, Viện sĩ N.G. Basov đã nhận được các phần thưởng cao quí của Liên Xô, Liên bang Nga và nước ngoài: Giải thưởng Lênin (cùng A.M Prokhorov, 1959); Giải Nobel Vật lý (cùng A.M Prokhorov và C.H. Townes, 1964); Anh hùng Lao động xã hội chủ nghĩa (hai lần 1969, 1982); Giải thưởng Nhà nước Liên Xô (1989); Huy chương vàng Đại học quốc gia Moskva mang tên Lomonosov (1990); Huy chương Vàng của Viện Hàn lâm Khoa học Tiệp Khắc, 1975 và nhiều giải thưởng cao quý khác.

Huy chương vàng trao cho tác phẩm xuất sắc trong lĩnh vực vật lý; Tiểu hành tinh 3599 (1978) và Phòng tập thể dục tại Đại học bang Voronezh mang tên Viện sĩ N.G. Basov.

Đài tưởng niệm Viện sĩ N.G. Basov tại thành phố Usman; Tượng bán thân bằng đồng Viện sĩ N.G. Basov tại Viện Vật lý Lebedev.

Phim tài liệu về ông mang tên “Viện sĩ Nikolai Basov”.

Gia đình

Cha Mẹ ông là Gennady Fedorovich Basov và Zinaida Andreevna Molchanova. Cha ông là giáo sư của Viện Lâm nghiệp Voronezh đã dành cả cuộc đời để điều tra về ảnh hưởng của rừng vào nước ngầm và hệ thống thoát nước bề mặt.

Năm 1950, N.G. Basov kết hôn với Ksenia Tikhonovna Basova, là một nhà vật lý làm việc tại Vụ Tổng hợp Vật lý của Viện Vật lý Kĩ thuật Moskva, sinh được hai con trai, Gennady (1954) và Dmitry (1963).

[Nguồn: “Vật lý Ngày nay” Số 1-2017, Tháng 01-2017]