Lịch sử vật lí thế kỉ 20 – Phần 35: Vật lí và công nghệ hạt nhân

Vật lí và công nghệ hạt nhân

Mặc dù vật lí chất rắn đã lấn lướt tiêu điểm khoa học trong thập niên 1950, nhưng vật lí hạt nhân vẫn tiếp tục có sự phát triển ngoài sự chia sẻ chú ý của nó. Khi chiến tranh lạnh ngày càng diễn ra mạnh mẽ, hai lĩnh vực đặc thù của ngành công nghệ hạt nhân đang làm chuyển biến nền quốc phòng và công nghiệp sản xuất điện.

Như đã lưu ý ở chương trước, thập niên 1940 đã kết thúc với vị thế hàng đầu của nước Mĩ trong sự phát triển vũ khí nhiệt hạch. Năm 1952, Hoa Kì cho nổ thành công quả bom khinh khí đầu tiên, nó sử dụng một quả bom phân hạch làm ngòi nổ cho một phản ứng nhiệt hạch hạt nhân không kiểm soát. Liên Xô nhanh chóng thách thức sự ưu trội của Mĩ và bắt đầu cho nổ những loại vũ khí nhiệt hạch riêng của mình. Năm 1960, rõ ràng là cả hai quốc gia trên có đủ khả năng tiêu diệt lẫn nhau.

Trong khi sự nhiệt hạch hạt nhân đang được khai thác cho các mục đích phả hủy, thì các nhà vật lí cũng những kĩ sư đang phát triển những ứng dụng hữu ích cho sự phân hạch hạt nhân. Khi lò phản ứng Fermi lần đầu tiên được chứng minh, người ta không những có thể tạo ra phản ứng hạt nhân dây chuyền mà còn điều khiển và duy trì được nó. Việc xây dựng những nhà máy phát điện từ năng lượng của lò phản ứng phân hạch có điều khiển chỉ còn là vấn đề kĩ thuật mà thôi. Năm 1954, con tàu ngầm Nautilus của Mĩ trở thành con tàu đầu tiên được cấp nguồn bằng một lò phản ứng hạt nhân, và vào năm 1957, nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên bắt đầu đi vào hoạt động ở Shippingport, Pennsylvania, cách Pittsburgh 25 dặm.

Trong khi một số nhà vật lí và kĩ thuật đang học cách ứng dụng sự phân hạch và nhiệt hạch hạt nhân, thì những người khác gắng sức đi tìm hiểu những hiện tượng đó một cách cụ thể hơn. Nằm trong số họ là nhà thiên văn học người Anh Fred Hoyle. Như đã lưu ý ở chương trước, Hoyle là người đã hồ nghi mô tả của Gamow-Alpher rằng không thời gian, thời gian, và vũ trụ ra đời trong một vụ nổ khủng khiếp của vật chất và năng lượng, theo sau đó là sự giãn nở và lạnh đi tiếp diễn cho đến muôn đời. Ông đã gọi mô hình đó là “big bang” (vụ nổ lớn) và đặt nó tương phản với lí thuyết “trạng thái bền” của riêng ông, theo đó vật chất và năng lượng được tạo ra liên tục, giữ cho mật độ vật chất của vũ trụ không đổi ngay cả khi nó giãn nở.

Nhưng cho dù vũ trụ có đang giãn nở tiếp sau một vụ nổ vũ trụ hay vì sự sinh ra từ từ và đều đặn của vật chất mới, các nhà vật lí vẫn đồng ý rằng các nguyên tố hóa học ngoài hydrogen và helium đã ra đời trong những phản ứng nhiệt hạch hạt nhân cấp nguồn cho những ngôi sao. Từ năm 1953 đến 1957, Hoyle cùng những đồng nghiệp của ông đã nghiên cứu một lí thuyết chi tiết của sự nhiệt hạch sao, bao gồm cả những thay đổi thành phần của ngôi sao và những phản ứng xảy ra bên trong chúng khi chúng già đi. Tháng 10 năm 1957, trên một số của tờ Reviews of Modern Physics, Hoyle, nhà vật lí hạt nhân William A. (“Willy”) Fowler (1911–95) ở Caltech, đôi vợ chồng người Anh Geoffrey (1925– ) và Margaret Burbidge (1919– ) ở trường đại học Cambridge, đã công bố một bài báo nổi tiếng tính ra số lượng của mỗi đồng vị, từ hydrogen cho đến uranium, được trông đợi có mặt trong những ngôi sao dựa trên lịch sử cuộc đời của chúng. Các kết quả tính toán của họ phù hợp với những phép đo tốt nhất một cách tuyệt vời, và Fowler cùng chia sẻ giải Nobel vật lí năm 1983 với Chandrasekhar cho công trình nghiên cứu này.

Còn tiếp nhiều kì...

Xem Phần Phần 32 | Phần 33 | Phần 34

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email

Thêm ý kiến của bạn