Nhà vật lí người Mĩ Norman Ramsey, người giành Giải Nobel Vật lí 1989, vừa qua đời hôm 4 tháng 11, thọ 96 tuổi. Nghiên cứu của Ramsey khảo sát cấu trúc của các nguyên tử đến độ chính xác cao là phương tiện mang đến sự phát triển của đồng hồ nguyên tử, cũng như các ứng dụng y khoa như chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI), kĩ thuật ngày nay được sử dụng rộng rãi để chụp ảnh hạt nhân của các nguyên tử bên trong cơ thể.
Nhà vật lí nguyên tử Norman Ramsey là nhân vật quan trọng trong việc phát triển những phương pháp đo phổ nguyên tử chính xác hơn. (Ảnh: Fermilab)
Nghiên cứu tiên phong của Ramsey hồi thập niên 1940 tiếp bước theo nghiên cứu của vị cố vấn tiến sĩ của ông – nhà vật lí đoạt Giải Nobel Isidor Isaac Rabi ở trường Đại học Columbia. Vào năm 1937, Rabi đã phát minh ra một kĩ thuật gọi là cộng hưởng từ chùm nguyên tử để nghiên cứu cấu trúc của các nguyên tử bằng cách khảo sát các mức chuyển tiếp của chúng bằng bức xạ. Kĩ thuật này cho một chùm nguyên tử đi qua một từ trường đồng đều trước khi chịu một trường điện từ dao động được thiết lập một tần số gây ra các chuyển tiếp giữa những mức năng lượng nhất định ở các nguyên tử. Bức xạ phát ra có một tần số hay bước sóng đặc trưng phụ thuộc vào độ chênh lệch năng lượng giữa hai mức.
Tuy nhiên, bất kì sự không đồng đều nào ở từ trường đều làm rộng vạch phổ cộng hưởng và do đó có tác động tiêu cực đối với độ chính xác của thí nghiệm. Vào năm 1949, Ramsey đã cải tiến phương pháp của Rabi bằng cách đưa vào hai trường dao động tách biệt nhau. Điều này có nghĩa là các nguyên tử có thể bị kích thích ở một trong hai vòng, do đó tạo ra một vân giao thoa với độ nhạy phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai trường dao động nhưng độc lập với độ đồng đều của từ trường giữa chúng. Phương pháp giúp có thể cải thiện độ chính xác của phương pháp Rabi – làm giảm bề rộng của vạch phổ chuyển tiếp đến 35%.
Bước đột phá của Ramsey đã cho phép những phép đo chính xác hơn của phổ năng lượng nguyên tử và sau đó đã được sử dụng trong đồng hồ caesium, cái mang lại chuẩn thời gian nguyên tử của chúng ta kể từ năm 1967. Kĩ thuật của ông còn mang lại cơ sở cho quang phổ học cộng hưởng từ hạt nhân và MRI. Vào năm 1960, Ramsey và các đồng sự còn bắt đầu phát triển maser hydrogen – một dụng cụ tạo ra sóng điện từ kết hợp qua sự khuếch đại bằng sự phát xạ cảm ứng – cùng với Daniel Kleppner ở Viện Công nghệ Massachusetts.
Với công trình này – “phát minh ra phương pháp trường dao động tách biệt và sử dụng nó trong maser hydrogen và những đồng hồ nguyên tử khác” – mà Ramsey được trao nửa giải Nobel Vật lí năm 1989. Nửa giải kia trao cho Hans Dehmelt thuộc trường Đại học Washington và Wolfgang Paul thuộc trường Đại học Bonn, Đức, “cho sự phát triển kĩ thuật bẫy ion”.
Sinh ngày 27 tháng 8 năm 1915 ở thủ đô Washington, Ramsey học toán tại trường Columbia College ở New York và tốt nghiệp năm 1935. Sau đó, ông chuyển đến Đại học Cambridge ở Anh, lấy bằng cử nhân thứ hai – lần này là bằng vật lí – rồi trở lại Columbia làm luận án tiến sĩ trong lĩnh vực mới cộng hưởng từ dưới sự cố vấn của Rabi. Ramsey ở lại Columbia cho đến năm 1947 thì chuyển đến trường Đại học Harvard, nơi ông làm việc cho đến khi về hưu vào năm 1986.
Nguồn: physicsworld.com
