Những lí thuyết, kĩ thuật và công nghệ mới
Trong khi Einstein đang khảo sát ở tiền tuyến của không thời gian, Rutherford đang khảo sát bên trong nguyên tử, Hess đang bắt giữ tia vũ trụ, và các nhà thiên văn như Slipher và Eddington thì đang định nghĩa lại các giới hạn của vũ trụ, thì những nhà vật lí khác đang khảo sát những tiền tuyến khác.
Phòng thí nghiệm dành cho nghiên cứu nhiệt độ thấp của Heike Kamerlingh Onnes (hàng trước, người chính giữa) ở Leiden, Hà Lan. Trong phòng thí nghiệm này, helium đã được hóa lỏng (1908), và sự siêu dẫn được khám phá (1911). (Ảnh: AIP Emilio Segrè Visual Archives)
Sự siêu dẫn
Chẳng hạn, Heike Kamerlingh Onnes đang nghiên cứu cái xảy ra với vật chất ở những nhiệt độ thấp nhất từng thu được trên Trái đất. Việc hóa lỏng helium là một thành tựu xuất sắc – nó mang lại cho ông giải Nobel Vật lí năm 1913 – nhưng đó chỉ là bước đầu tiên trong nghiên cứu của ông. Năm 1911 là năm đầu tiên các nhà khoa học dìm vật liệu vào trong helium lỏng và đo các tính chất như độ dẫn điện. Dòng điện trong kim loại được ghi nhận là dòng các electron chảy, và các nhà vật lí đang cố gắng tìm hiểu những cấu trúc bên trong của chất rắn ảnh hưởng đến dòng chảy đó. Họ cho rằng dao động nhiệt của các nguyên tử là trở ngại chính đối với dòng điện, và do đó, họ trông đợi điện trở sẽ giảm dần khi họ làm lạnh kim loại về hướng không độ tuyệt đối.
Khi Kamerlingh Onnes làm lạnh một dây thủy ngân mỏng, thì điện trở của nó giảm dần phù hợp với lí thuyết cho đến khi bất ngờ, ở ngay dưới nhiệt độ mà helium trở thành chất lỏng, thủy ngân dường như mất hết điện trở của nó một lượt. Ông nhận thấy ông có thể bắt đầu cho dòng điện chạy trong một vòng dây thủy ngân, làm lạnh nó xuống cái ngày nay gọi là nhiệt độ tới hạn, ngắt bỏ nguồn điện áp, và dòng điện sẽ tiếp tục chạy.
Chừng nào ông giữ cho sợi dây đủ lạnh, thì các electron vẫn tiếp tục chạy, thậm chí hàng giờ, mà không cần pin. Nhưng ngay khi ông cho phép nhiệt độ tăng lên trên nhiệt độ tới hạn, thì dòng điện sẽ dừng lại. Kamerlingh Onnes đã khám phá ra sự siêu dẫn. Ông đã nghiên cứu nhiều kim loại khác nhau và nhận thấy sự siêu dẫn là một hiện tượng phổ biến. Nhiệt độ tới hạn thay đổi từ kim loại này sang kim loại khác, nhưng nó luôn luôn cực kì thấp.
Nổi bật như sự khám phá ra hiện tượng siêu dẫn, không ai có thể phát triển một lí thuyết giải thích hiện tượng đó mãi cho đến khám phá năm 1957 dẫn tới một giải thưởng Nobel. Ba mươi năm sau, sự siêu dẫn một lần nữa lại làm bất ngờ các nhà vật lí. Lần này, các nhà nghiên cứu quan sát thấy hiện tượng ở những nhiệt độ cao bất ngờ (nhưng vẫn lạnh giá) ở họ hàng ceramic. Kết quả thực nghiệm đó đưa đến một giải Nobel khác nữa – và các nhà vật lí vẫn chưa đi tới một lí thuyết hoàn toàn thỏa mãn giải thích nguyên do gây ra siêu dẫn ở những chất liệu đó.
Sự trôi giạt lục địa
Trong một thập niên đầy những khám phá vật lí làm thay đổi thế giới, việc một người đề xuất lí thuyết mới về thế giới đang thay đổi bị phê bình gay gắt – thậm chí nhạo báng. Năm 1915, nhà khí hậu học và địa vật lí người Đức Alfred Wegener (1880–1930) cho xuất bản lần đầu tiên cuốn Nguồn gốc của các lục địa và đại dương, đặt nền tảng cho lí thuyết trôi giạt lục địa. Wegener dựa trên bằng chứng từ bản đồ, địa chất học và cổ sinh vật học. Nhưng vì ông không thể đề xuất một cơ chế cho sự trôi giạt của các lục địa của Trái đất, cho nên những người đề xuất những lí thuyết đang tồn tại đã thắng thế trong những cuộc tranh cãi mang tính chất hàn lâm.
Hàng thập niên sau, sau khi Wegener qua đời, những khám phá về bên trong của Trái đất đã xác nhận những quan niệm của ông, hóa ra nó mang tính cách mạng trong lĩnh vực của ông cũng như tính cách mạng trong các công trình của Einstein, Rutherford, Bohr, và Kamerlingh Onnes.
Lịch sử vật lí thế kỉ 20 - Alfred B. Bortz
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
