Ngày 2-10-2018 vừa qua, Gérard Mourou, giáo sư ưu tú của Trường Đại học Bách khoa Pháp, đã chia sẻ giải thưởng Nobel Vật lý 2018 cùng với hai nhà vật lý học tài ba khác là Donna Strickland, người Canada, và Arthur Ashkin, người Mỹ.
Gérard Mourou đã cùng với Donna Strickland phát triển sự hình thành các xung động quang học siêu ngắn cường độ cao. Gérard Mourou cũng hợp tác với Arthur Ashkin để phát minh ra nhíp quang học ứng dụng trong y học.
Gérard Mourou đã có cuộc trò chuyện với phóng viên The Conversation tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày công bố giải thưởng.
“Một kỹ thuật đã giúp tôi đoạt giải Nobel”
Gérard Mourou: “Tôi đã nhận giải Nobel 2018 về phát minh ra một kỹ thuật laser có tên gọi là Chirped Pulse Amplification (khuếch đại xung động phát ra âm thanh): một phương pháp tạo ra các xung động quang học siêu ngắn cường độ cao.
Phương pháp này có thể tạo ra xung lực rất lớn trong lĩnh vực vật lý mà từ trước đến giờ khoa học chưa đạt được.
Cho đến nay, xung lực laser mà chúng ta đạt được là 1.021W/cm2. Ở cường độ này, xung lực giúp tạo ra áp suất, nhiệt độ và điện trường cực kỳ cao trong phòng thí nghiệm.
Trước khi kỹ thuật này được phát triển, chúng tôi gặp rất nhiều trở ngại, hạn chế vì chỉ đạt đến ngưỡng xung lực nhất định không cho phép khuếch đại.
Điện trường laser đạt được cao đến mức chính thiết bị quang học đã bị hỏng. Đó là vào năm 1983, khi tôi cùng với cô sinh viên Donna Strickland không vượt qua được trở ngại.
Và hôm nay, thật là vinh dự khi tôi và Donna Strickland đã cùng chia sẻ giải Nobel Vật lý 2018 nhờ phát minh ra kỹ thuật laser Chirped Pulse Amplification.
Ý tưởng của chúng tôi là phơi bày các thành phần của tần số theo thời gian và kéo dài các xung động ra khoảng từ 9-10 đến 10-15 giây nhằm làm giảm cường độ của các xung động, giúp các xung điện khuếch đại mà không bị bão hòa.
Sau đó, một hệ thống mạng thứ 2 sẽ nén các xung động khuếch đại lại. Nhờ đó mà chúng tôi đạt được cường độ mong muốn. Giống như trong môn võ thuật karaté: phát ra một đòn cực mạnh trong khoảng thời gian cực ngắn.
Khi tôi gợi ý tưởng này với Donna và yêu cầu thực hiện nó, cô ấy trả lời rằng “quá dễ dàng” và rằng “sự việc này thậm chí còn không xứng đáng là chủ đề của một luận án”.
Và bây giờ thì tôi có thể nói với Donna rằng cô ấy có lý, đó không phải là một chủ đề để làm luận án mà chỉ có thể là chủ đề của giải Nobel!”.
Một tia laser siêu mạnh để phẫu thuật mắt
“Một trong những ứng dụng thông dụng và nổi tiếng nhất là phẫu thuật mắt: đó là phát minh của chúng tôi! Điều mà mọi người gọi là phẫu thuật khúc xạ siêu tốc mắt và giác mạc.
Xung động phát ra cực ngắn đến độ có thể thực hiện xong việc cắt bỏ trong khi vật chất không có thời gian để làm theo, nhờ vậy mà không có gì bị phá hủy xung quanh.
Nguy cơ gây tác hại cho bệnh nhân được giảm thiểu ở mức thấp nhất và kỹ thuật của chúng tôi có thể giúp phục hồi thị giác cho hàng triệu bệnh nhân.
Tất cả bắt đầu từ một tai nạn: vào lúc bắt đầu sử dụng tia laser này, một sinh viên làm thí nghiệm, đang điều chỉnh cho tia laser thẳng hàng.
Đột nhiên, anh ta bị một tia laser bắn vào mắt! Anh ta được đưa ngay vào bệnh viện và khi được bác sĩ kiểm tra, anh ta kêu lên: “Tia laser, thật đáng kinh ngạc”.
Mắt anh ta bị thương, nhưng trong trường hợp này, vết thương thật “hoàn hảo”. Đó là một chấm nhỏ xíu, rõ nét, không có một mảnh vỡ nào chung quanh, trong khi thông thường một tổn thương do tia laser trông giống như ngọn núi lửa.
Chúng tôi nghĩ rằng đây là đề tài có giá trị để thí nghiệm trong lĩnh vực nhãn khoa. Hai, ba ngày sau, vị bác sĩ gọi điện cho tôi yêu cầu được tham gia vào nhóm nghiên cứu. Thế là chúng tôi cùng nhau làm việc để phát triển kỹ thuật này”.
Một ý tưởng để xử lý chất thải hạt nhân
“Điều đặc biệt quan trọng đối với tôi là xử lý chất thải phóng xạ bằng các kỹ thuật laser của chúng tôi. Hãy để tôi giải thích: lấy ví dụ một hạt nhân nguyên tử.
Nó bao gồm nhiều proton và nhiều neutron. Nếu chúng tôi thêm vào một neutron hay lấy ra bớt một neutron, điều này làm thay đổi mọi thứ.
Nó không còn là nguyên tử đó nữa vì các thuộc tính của nó sẽ hoàn toàn thay đổi. Tuổi thọ của các chất thải này về căn bản đã thay đổi: chúng tôi có thể thu nhỏ nó từ 1 triệu năm xuống còn 30 phút!
Chúng tôi có thể chiếu xạ cùng lúc rất nhiều vật chất chỉ với một luồng tia laser cường độ mạnh, do đó kỹ thuật này có thể được ứng dụng hiệu quả, và về mặt lý thuyết không có gì trở ngại cho việc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Đây là dự án mà tôi đang triển khai với sự hợp tác của CEA (Carcino Embryonic Antigen). Tôi tin rằng trong vòng từ 10 đến 15 năm tới, chúng tôi có thể giới thiệu đến các bạn ứng dụng của kỹ thuật này.
Điều thật sự làm tôi mơ ước chính là các ứng dụng trong tương lai của phát minh đã mang đến cho chúng tôi giải Nobel Vật lý 2018.
Đam mê là động lực làm việc của chúng tôi. Ngoài ra, cần phải kể đến sự tò mò tìm hiểu mà chúng tôi luôn muốn được thỏa mãn. Sau khi nhận giải, chúng tôi sẽ tiếp tục lao vào nghiên cứu”.
Xuất thân từ tỉnh Ardèche, miền Nam nước Pháp, Gérard Mourou là người Pháp thứ 14 nhận được giải Nobel.
Nhân dịp này, Tổng thống Pháp Emmanuel Macron đã tuyên dương Gérard Mourou trong một tweet: “Nước Pháp vinh hạnh có được nhà vật lý học Gérard Mourou. Ông đã làm rạng danh Pháp quốc bằng công trình nghiên cứu quang học cơ bản và những ứng dụng tiềm năng”.
Năm ngoái, Gérard Mourou cũng được Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ (American Physical Society) khen thưởng vì những đóng góp của ông cho công trình nghiên cứu vật lý laser.
