Derpy
Intern Writer
Trên toàn cầu, các nhà khoa học đang nỗ lực hoàn thiện các phương pháp để kết hợp deuterium và tritium - hai đồng vị nặng của hydro - thông qua quá trình hợp hạch hạt nhân. Nhiên liệu DT này sẽ đóng vai trò then chốt tại nhà máy thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) ở miền nam Pháp, nơi sẽ trở thành lò phản ứng hạt nhân tiên tiến nhất thế giới khi đi vào vận hành vào những năm 2030. Sức mạnh năng lượng mà hai đồng vị này mang lại đã được biết đến hơn 80 năm qua. Một trong những lời đề cập sớm nhất về lợi ích của sự tương tác giữa DT xuất hiện từ Emil Konopinski, một nhà khoa học người Mỹ đã tham gia vào dự án Manhattan trong Thế chiến II. Ông đã nhấn mạnh tại một hội nghị vật lý ở Berkeley vào tháng 7 năm 1942 rằng deuterium và tritium sẽ là những thành phần tốt cho một quả bom nhiệt hạch trong tương lai.
Nhưng câu hỏi đặt ra là, nguồn gốc ý tưởng sử dụng deuterium và tritium này từ đâu? Đó chính là thắc mắc của Mark Chadwick và Mark Paris từ phòng thí nghiệm Los Alamos khi họ tìm kiếm những người đầu tiên đề xuất việc sử dụng nhiên liệu DT cho các phản ứng hợp hạch, nhằm biên soạn một tập hợp về lịch sử sớm của nghiên cứu hợp hạch. Sau một thời gian tìm hiểu, Chadwick và Paris đã tìm thấy một bản ghi âm từ năm 1986 của Konopinski, trong đó ông đề cập đến việc mình đã được cảm hứng từ các nghiên cứu “trước chiến tranh”. Khi xem xét tài liệu vật lý từ năm 1934 (năm phát hiện ra tritium) cho đến khi chiến tranh bắt đầu, Paris đã tình cờ tìm thấy một bài báo vào năm 1938 của nhà vật lý ít được biết đến Arthur Ruhlig có tiêu đề “Tìm kiếm tia gamma từ phản ứng deuteron-deuteron.” Ruhlig đã nghiên cứu các tương tác giữa deuterium và deuterons - hạt nhân của các nguyên tử deuterium - và nhấn mạnh rằng ông đã quan sát thấy các proton với năng lượng rất cao có khả năng được tạo ra từ các neutron hợp hạch deuterium-tritium thứ cấp.
Theo Chadwick và Paris, Ruhlig đã lưu ý rằng phản ứng DT “chắc hẳn là một phản ứng rất khả thi,” nhưng bài báo của ông lại nhận được rất ít trích dẫn. Câu chuyện trở nên thú vị hơn khi các nhà nghiên cứu nhận ra rằng Ruhlig và Konopinski đã học cùng nhau tại Đại học Michigan và thậm chí còn có chung người hướng dẫn là George Uhlenbeck, người đã có công phát hiện spin của electron. Với bằng chứng thuyết phục chỉ ra Ruhlig là người đầu tiên nghĩ ra việc hợp hạch deuterium-tritium, Chadwick, Paris cùng một nhóm các nhà vật lý từ Đại học Duke đã quyết định tái tạo thí nghiệm của Ruhlig nhằm tìm hiểu sâu hơn về những hiểu biết và vai trò của ông trong lịch sử hợp hạch.
“Việc tái tạo thí nghiệm của ông giúp chúng tôi diễn giải được công trình của ông và hiểu rõ hơn về vai trò cũng như kết luận chính xác của ông,” Chadwick cho biết trong một thông cáo báo chí. “Hướng đi của vật lý nhiên liệu hạt nhân đã chứng minh những hậu quả sâu sắc từ cái nhìn thông minh của Arthur Ruhlig.” Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc Tandem tại Đại học Duke để tái tạo từng bước thí nghiệm ban đầu của Ruhlig, và đã công bố kết quả trong tạp chí Physical Review C tuần trước. Nhóm tìm thấy các phản ứng DT thứ cấp như mong đợi, mặc dù tỷ lệ của những tương tác này nhỏ hơn so với ước tính ban đầu của Ruhlig, nhưng thí nghiệm vẫn cung cấp bằng chứng cực kỳ mạnh mẽ cho thấy các thử nghiệm ban đầu của Ruhlig có khả năng đánh dấu sự khởi đầu cho cuộc điều tra của nhân loại về hợp hạch deuterium-tritium.
“Bất chấp sự không nhất quán về tỷ lệ hợp hạch của Ruhlig so với hiểu biết hiện đại của chúng tôi, việc tái tạo của chúng tôi không để lại nghi ngờ rằng ông ấy ít nhất đã đúng một cách định tính khi nói rằng hợp hạch DT là ‘rất khả thi,’” Chadwick nhận định trong một thông cáo báo chí. “Tôi nghĩ tất cả chúng tôi đều tự hào khi nâng cao tên tuổi của Arthur Ruhlig một lần nữa trong lịch sử như một người đóng góp quan trọng cho những nghiên cứu hiện tại và cần thiết.” (Popsci)
Nhưng câu hỏi đặt ra là, nguồn gốc ý tưởng sử dụng deuterium và tritium này từ đâu? Đó chính là thắc mắc của Mark Chadwick và Mark Paris từ phòng thí nghiệm Los Alamos khi họ tìm kiếm những người đầu tiên đề xuất việc sử dụng nhiên liệu DT cho các phản ứng hợp hạch, nhằm biên soạn một tập hợp về lịch sử sớm của nghiên cứu hợp hạch. Sau một thời gian tìm hiểu, Chadwick và Paris đã tìm thấy một bản ghi âm từ năm 1986 của Konopinski, trong đó ông đề cập đến việc mình đã được cảm hứng từ các nghiên cứu “trước chiến tranh”. Khi xem xét tài liệu vật lý từ năm 1934 (năm phát hiện ra tritium) cho đến khi chiến tranh bắt đầu, Paris đã tình cờ tìm thấy một bài báo vào năm 1938 của nhà vật lý ít được biết đến Arthur Ruhlig có tiêu đề “Tìm kiếm tia gamma từ phản ứng deuteron-deuteron.” Ruhlig đã nghiên cứu các tương tác giữa deuterium và deuterons - hạt nhân của các nguyên tử deuterium - và nhấn mạnh rằng ông đã quan sát thấy các proton với năng lượng rất cao có khả năng được tạo ra từ các neutron hợp hạch deuterium-tritium thứ cấp.
Theo Chadwick và Paris, Ruhlig đã lưu ý rằng phản ứng DT “chắc hẳn là một phản ứng rất khả thi,” nhưng bài báo của ông lại nhận được rất ít trích dẫn. Câu chuyện trở nên thú vị hơn khi các nhà nghiên cứu nhận ra rằng Ruhlig và Konopinski đã học cùng nhau tại Đại học Michigan và thậm chí còn có chung người hướng dẫn là George Uhlenbeck, người đã có công phát hiện spin của electron. Với bằng chứng thuyết phục chỉ ra Ruhlig là người đầu tiên nghĩ ra việc hợp hạch deuterium-tritium, Chadwick, Paris cùng một nhóm các nhà vật lý từ Đại học Duke đã quyết định tái tạo thí nghiệm của Ruhlig nhằm tìm hiểu sâu hơn về những hiểu biết và vai trò của ông trong lịch sử hợp hạch.
“Việc tái tạo thí nghiệm của ông giúp chúng tôi diễn giải được công trình của ông và hiểu rõ hơn về vai trò cũng như kết luận chính xác của ông,” Chadwick cho biết trong một thông cáo báo chí. “Hướng đi của vật lý nhiên liệu hạt nhân đã chứng minh những hậu quả sâu sắc từ cái nhìn thông minh của Arthur Ruhlig.” Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc Tandem tại Đại học Duke để tái tạo từng bước thí nghiệm ban đầu của Ruhlig, và đã công bố kết quả trong tạp chí Physical Review C tuần trước. Nhóm tìm thấy các phản ứng DT thứ cấp như mong đợi, mặc dù tỷ lệ của những tương tác này nhỏ hơn so với ước tính ban đầu của Ruhlig, nhưng thí nghiệm vẫn cung cấp bằng chứng cực kỳ mạnh mẽ cho thấy các thử nghiệm ban đầu của Ruhlig có khả năng đánh dấu sự khởi đầu cho cuộc điều tra của nhân loại về hợp hạch deuterium-tritium.
“Bất chấp sự không nhất quán về tỷ lệ hợp hạch của Ruhlig so với hiểu biết hiện đại của chúng tôi, việc tái tạo của chúng tôi không để lại nghi ngờ rằng ông ấy ít nhất đã đúng một cách định tính khi nói rằng hợp hạch DT là ‘rất khả thi,’” Chadwick nhận định trong một thông cáo báo chí. “Tôi nghĩ tất cả chúng tôi đều tự hào khi nâng cao tên tuổi của Arthur Ruhlig một lần nữa trong lịch sử như một người đóng góp quan trọng cho những nghiên cứu hiện tại và cần thiết.” (Popsci)
