Người Việt Nam nào phát minh “phản hạt sigma âm”

Câu trả lời là có và chúng tôi xin được bắt đầu với nhà vật lý, Giáo sư Nguyễn Đình Tứ.

Từ một kỹ sư thuỷ lợi đến nhà vật lý tài năng

Nguyễn Đình Tứ bước vào con đường nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý hạt cơ bản từ tháng 8/1957 với vị trí cộng tác viên khoa học của Phòng Thí nghiệm Năng lượng cao thuộc Viện Liên hiệp Nghiên cứu Hạt nhân (JINR) ở thành phố Đúpna, nước Nga (Liên xô trước đây).

Tại đây, dưới sự lãnh đạo của Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô Vesler, người đề xuất nguyên lý và chỉ đạo xây dựng thành công ở Đúpna máy gia tốc Synchrophasotron tiên tiến nhất thời bấy giờ, nhà khoa học Nguyễn Đình Tứ đã cùng với các nhà khoa học khác đến từ các nước hội viên của JINR tiến hành nhiều nghiên cứu có giá trị về vật lý hạt cơ bản.

Ai cũng biết, từ đầu thế kỷ 20, con người đã biết nguyên tử (thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho các nguyên tố hoá học) bao gồm hạt nhân nằm ở giữa và các electron quay xung quanh. Đến những năm 1930 lại biết thêm: hạt nhân cũng là một hệ phức tạp tạo bởi nhiều hạt bé hơn gọi là các hạt cơ bản.

Từ đấy, việc phát hiện các hạt cơ bản trở nên hấp dẫn và thu hút nhiều trí tuệ và tiến bộ công nghệ cao của thế giới. Các kết quả thu được làm cho bức tranh của thế giới vi mô thêm phong phú, khẳng định hoặc phủ định các mẫu lý thuyết, tạo tiền đề cho những phát hiện mới. Vì thế, giới khoa học đánh giá rất cao những công trình phát hiện thêm một hạt cơ bản. Và đã có một số  giải thưởng Nobel vật lý trao cho những phát minh trong lĩnh vực này.

Bước vào con đường khoa học này, nhà khoa học trẻ Nguyễn Đinh Tứ với vốn liếng chủ yếu về kiến thức thuộc ngành Thuỷ lợi - Thuỷ điện (tốt nghiệp Trường Đại học Thuỷ lợi Vũ Hán, Trung quốc), nhưng bằng con đường tự học, trong thời gian ngắn đã trang bị cho mình những kiến thức cơ bản về chuyên môn và cả về tiếng Nga.

Trong hơn 10 năm với hai thời kỳ (8/1957 – 6/1963 và 6/1966 – 6/1971), ông nhanh chóng trưởng thành và nổi bật lên trong đồng nghiệp là nhà vật lý thực nghiệm am hiểu sâu vật lý lý thuyết và phương pháp tính toán, sử dụng thành thạo 4 ngôn ngữ Nga, Pháp, Hoa, Anh, đóng vai trò đề xuất, định hướng nghiên cứ và xử lý kết quả các thí nghiệm phức tạp và hiện đại.

Máy gia tốc ở Phòng Thí nghiệm Năng lượng cao thuộc JINR (Dupna, Nga), nơi phát minh "Phản hạt sigma âm"

Ông đã đóng góp xuất sắc trong những thành tựu nghiên cứu của tập thể khoa học quốc tế và trên 50 công trình khoa học đã công bố. Viện sĩ, Giám đốc Phòng Thí nghiệm Năng lượng cao, GS Baldin đã đánh giá: "Ngay từ những năm 1958-1962 với sự tham gia tích cực của Nguyễn Đình Tứ, Viện Nghiên cứu Đupna đã thu được những kết quả vật lý rất quan trọng. Ngay lúc đó anh đã chứng tỏ khả năng xuất sắc... là một trong những nhà vật lý hàng đầu".

Đặc biệt ông là một trong những tác giả chủ chốt của công trình phát minh một hạt cơ bản mới , gọi là “phản hạt sigma âm”.

“Phản hạt sigma âm” được săn tìm như thế nào?

Năm 1960, từ trung tâm Đúpna phát ra thông báo: Đã phát hiện bằng thực nghiệm hiện tượng chưa biết trước đây về sự tạo thành “phản hạt của hạt sigma âm” với khối lượng 2340 lần lớn hơn khối lượng electron, tích điện dương, chỉ sống trong khoảng thời gian cực ngắn -  một phần mười tỉ giây - rồi phân rã thành các hạt khác là pi-meson dương và phản nơtron.

Phát minh phản hạt này là thành quả của đỉnh cao công nghệ (thời những năm 50- 60 của thế kỷ XX) với máy gia tốc hạt proton 10 GeV và buồng bọt propan 24 lít, của phương pháp phân tích xử lý tự động cho phép tìm thấy bức tranh sinh phản hạt sigma âm trong số 40.000 bức ảnh chụp được trong thí nghiệm.

Phát minh đó có ý nghĩa gì về mặt khoa học? Phát hiện được phản hạt như nói trên luôn là một sự kiện khoa học hấp dẫn vì nó khó khăn và hiếm hoi vô cùng do ở thế giới quanh ta số phản hạt rất hiếm và tồn tại rất ít so với số hạt. Mặc dù có thể ở một phản thế giới đâu đó trong vũ trụ bức tranh có thể ngược lại, tức số phản hạt nhiều hơn số hạt.

Phát minh hạt mới - phản hạt sigma âm - một lần nữa khẳng định luận thuyết về phản hạt đã được nhà lý thuyết lỗi lạc Dirac đề xuất năm 1928 và cùng với những phản hạt tìm thấy trước đó minh chứng thêm cho sự tồn tại của phản vật chất trong thế giới tự nhiên, trong vũ trụ bao la.

Đóng góp lớn lao, vinh danh xứng đáng

Dĩ nhiên, những công trình nghiên cứu thực nghiệm lớn có tầm cỡ bao giờ cũng là công trình tập thể. Tuy thế, vai trò cá nhân vẫn được minh định. Ở tuổi 30, chính Nguyễn Đình Tứ thay mặt nhóm phát minh trực tiếp trình bày  báo cáo các kết quả phát minh đặc sắc nói trên ở Diễn đàn Hội nghị Khoa học Quốc tế.

Ban Lãnh đạo Phòng Thí nghiệm Năng lượng cao (JINR) đã chính thức đánh giá: “Nguyễn Đinh Tứ đã đóng góp to lớn trong việc nghiên cứu quá trình sinh Hyperon nhiều bậc, phản hạt của Hyperon sigma âm".

Với những thành quả trên, năm 1961, GS Nguyễn Đình Tứ đã nhận được giải thưởng của Hội đồng Khoa học của Viện Liên hợp Nghiên cứu nguyên tử Dupna. Chính phủ Liên Xô (cũ) năm 1968 đã cấp bằng phát minh cho công trình và nhóm tác giả quốc tế, trong đó có "công dân nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà - Nguyễn Đình Tứ". Cũng với thành tựu khoa học nổi tiếng đó, năm 2007 Chính phủ Việt Nam đã truy tặng GS Nguyễn Đinh Tứ, sau khi qua đời, Giải thưởng Hồ Chí Minh.