Giải Nobel Vật lí năm nay sẽ về tay ai?

William Trevor (sinh ngày 24 tháng 5, 1928) là một nhà văn người Ireland. Ông được xem là một nhân vật lão làng của thế giới văn chương Ireland và là một trong những tác giả đương đại được trọng vọng nhất trong văn đàn Anh ngữ. Hồi hai năm trước, ông đã từng dự đoán giải Nobel sẽ được trao cho Konstantin Novoselov và Andre Geim cho công trình nghiên cứu của họ về graphene. Ông đoán hai người họ giành Giải Nobel Hóa học, nhưng rốt cuộc họ lại nhận Giải Nobel Vật lí.

Rút kinh nghiệm lần trước, năm nay ông không đưa ra dự đoán nữa, mà ông nêu ra danh sách những người ông hi vọng sẽ giành những giải thưởng mà ông quan tâm nhất: vật lí, hóa học, sinh lí học hoặc y khoa, và văn chương.

Dưới đây là bài viết của ông về những người và công trình nghiên cứu mà ông hi vọng sẽ giành về giải thưởng Nobel vật lí năm nay.

Một trong những đề tài mà các nhà vật lí quan tâm lâu nay là ranh giới giữa thế giới lượng tử và thế giới cổ điển. Hồi năm 2004, tôi có viết một mẩu chuyện nói về một thí nghiệm khéo léo đã khảo sát ranh giới đó. Markus Arndt, Anton Zeilinger, và các đồng sự của họ tại trường Đại học Vienna đã gửi những quả bóng bucky (C60) qua một cặp khe nằm sít nhau.

Khi các phân tử lạnh, chúng hành xử như các đối tượng lượng tử và tạo nên hệ vân giao thoa sau khi đi qua hai khe. Nhưng khi các phân tử nóng lên, các vân kết hợp biến mất. Rõ ràng, nhiệt độ của các phân tử và sự phát xạ photon nhiệt – chứ không phải kích cỡ hay khối lượng của chúng – đã xóa mờ ranh giới lượng tử-cổ điển.

Câu chuyện đó là khảo nghiệm trực tiếp đầu tiên của tôi với nghiên cứu về cách thức môi trường ảnh hưởng đến hành trạng lượng tử. Câu chuyện thứ hai xảy ra vào năm 2009 khi tôi viết về một tính toán đã giải được một nghịch lí lượng tử 82 tuổi: Tại sao một phân tử thuận một bên được tìm thấy ở dạng thuận hoặc dạng nghịch chứ không ở trong sự chồng chất của hai dạng?

Để đi tới câu trả lời của họ, Klaus Hornberger và Johannes Trost thuộc trường Đại học Ludwig-Maximilians đã tính toán những trạng thái có khả năng nhất của một phân tử dihydrogen dilsulfide deuterium hóa trong sự có mặt của các nguyên tử helium. Ở nhiệt độ phòng, một khi áp suất tác dụng bởi các nguyên tử He vượt quá 1,6 × 10⁻⁵ mbar, các nguyên tử He sẽ đánh bật phân tử D₂S₂ ra khỏi một hỗn hợp chồng chất và trở thành dạng thuận hoặc dạng nghịch.

Như tôi đã lưu ý trong câu chuyện của mình, một tính toán có thể xác định chính xác một ranh giới lượng tử-cổ điển là vừa trần tục vừa thâm thúy – trần tục, bởi tính toán đó sử dụng cơ học lượng tử thuần khiết, bình dân; thâm thúy, vì nó làm sáng tỏ ranh giới lượng tử-cổ điển.

Nhà vật lí đã làm việc tích cực nhất để mang đến sự tiến bộ nhận thức rằng môi trường, khi lí giải thật trọn vẹn và hợp lí, chi phối ranh giới lượng tử-cổ điển là Wojciech Zurek thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở Mĩ. Tôi hi vọng ông được trao giải Nobel vật lí năm nay, 2012.