Cha đẻ công nghiệp quang điện

Nhà vật lý Theodore H. Maiman phát minh ra laser hoạt động đầu tiên trên Trái đất vừa mới ra đi tại Vancouver, British Columbia, ở tuổi 79. Trong lịch sử khoa học và công nghệ của nhân loại, Maiman còn được tôn vinh là “cha đẻ của công nghiệp quang điện”.

Maiman chào đời ở Los Angeles, California. Khi còn là một thanh niên, để có tiền đi học ông đã phải vật lộn với cuộc sống khó khăn, sửa chữa điện dân dụng và máy thu thanh. Và chính khả năng bẩm sinh về kỹ thuật điện đã đưa ông bước chân vào cánh cửa Đại học Colorado, sau đó là Đại học Stanford. Năm 1955, chính tại Đại học Stanford, Maiman đã vinh dự nhận tấm bằng tiến sỹ. Những năm sau đó, trong vai trò một nhà vật lý trẻ tại Hughes Aircraft Company ở Malibu (California), chàng trai Maiman đã bị cuốn hút vào nghiên cứu khuếch đại những sóng cực ngắn bằng maser, và hăng hái tạo ra những khuếch đại tương tự trong vùng sóng khả kiến. Người hậu bối của ông ở Hughes rất cảnh giác với công việc như thế và khuyên Maiman nên làm “điều gì đó hữu ích”.  Trước thái độ khăng khăng của mình, cuối cùng, họ cũng đã để ông tiếp tục hướng nghiên cứu đang theo đuổi.

Điều diệu kỳ từ tinh thể ruby

Chùm laser cường độ mạnh dùng để đo khoảng cách tới Mặt trăng. Tấm gương phản chiếu ánh sáng laser từ Trái đất được các nhà du hành Apollo đặt trên Mặt trăng.

Nghiên cứu đột phá của Maiman bao gồm việc tạo ra laser bằng việc sử dụng nguồn chớp sáng công suất lớn và tinh thể ruby tổng hợp, mà bao người khác nghĩ rằng tinh thể này có khả năng không sử dụng được cho laser. Tuy nhiên, Maiman đã giới thiệu một kỹ thuật nhưng lại không được để ý tới: kích thích ruby bằng một chùm sáng cường độ cao. Trên thực tế, nó đã hoạt động! Một chùm ánh sáng đỏ công suất lớn được tạo ra, kéo dài chỉ trong khoảng thời gian ngắn ngủi của chớp sáng kích thích, tuy nhiên với cường độ mạnh hơn bất cứ nguồn sáng nào trước đó. Và nó đã tạo ra một chùm liên tục định hướng cao. Bởi vì những sung laser chỉ được tạo ra trong khoảng thời gian ngắn ngủi, các nhà khoa học ngay lập tức hăm hở tạo ra những chùm laser hoạt động liên tục và họ đã sớm làm được điều đó. Những sung laser ngày nay đã trở thành những công cụ thú vị sử dụng trong khoa  học và những hệ thống thông tin liên lạc không dây.
Ban đầu Maiman gửi bản thảo mô tả thiết bị được ông sáng chế tới Physical Review LettersNature 187, 493–494; 1960). Bài báo rất ngắn gọn nhưng là một bài báo quan trọng hơn tất cả những bài báo xuất hiện trên Nature ở thế kỷ trước. Thiết bị này nhanh chóng được tái tạo bởi nhiều nhà khoa học và nhiều loại khác tiếp tục được phát minh. Thuật ngữ “laser”-khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích của bức xạ-cũng sớm trở nên phổ biến. TS.Maiman đã trở thành người chiến thắng trong cuộc chạy đua tạo ra laser bắt đầu từ năm 1959. Năm 1960, Townes và Schawlow, cả hai đều được nhận giải Nobel sau này, đã được nhận bằng sáng chế về maser quang học, mà thực chất cũng là một dạng của laser. Nhưng đó chỉ là những sáng chế trên giấy tờ mà không có bất kỳ một thiết bị chức năng nào hỗ trợ. Thật tuyệt vời. TS.Maiman đã tạo ra laser hoạt động đầu tiên, và ông luôn cho rằng Townes và những người khác cố ý xem thường đóng góp của mình. nhưng bị loại bởi vì có rất nhiều bản thảo về maser cũng đã được gửi đến. Và những người biên tập buộc phải đưa ra một quyết định ngoại lệ là chỉ chấp nhận một số bài hạn chế nào đó. Sau đó Maiman đã gửi bài báo cho Nature và bây giờ, bài báo “Bức xạ quang học kích thích ở ruby” đã trở nên nổi tiếng – (T. H.Maiman Nature 187, 493–494; 1960). Bài báo rất ngắn gọn nhưng là một bài báo quan trọng hơn tất cả những bài báo xuất hiện trên Nature ở thế kỷ trước. Thiết bị này nhanh chóng được tái tạo bởi nhiều nhà khoa học và nhiều loại khác tiếp tục được phát minh. Thuật ngữ “laser”-khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích của bức xạ-cũng sớm trở nên phổ biến. TS.Maiman đã trở thành người chiến thắng trong cuộc chạy đua tạo ra laser bắt đầu từ năm 1959. Năm 1960, Townes và Schawlow, cả hai đều được nhận giải Nobel sau này, đã được nhận bằng sáng chế về maser quang học, mà thực chất cũng là một dạng của laser. Nhưng đó chỉ là những sáng chế trên giấy tờ mà không có bất kỳ một thiết bị chức năng nào hỗ trợ. Thật tuyệt vời. TS.Maiman đã tạo ra laser hoạt động đầu tiên, và ông luôn cho rằng Townes và những người khác cố ý xem thường đóng góp của mình.

“Cây đũa thần” của khoa học mới

Theodore Maiman vinh dự nhận giải Japan Prize

Phát xạ kích thích của bức xạ, quá  trình chủ yếu sau laser, lần đầu tiên được ghi nhận bởi Einstein vào năm 1918. Nhưng phải đến 1951 việc sử dụng nó cho khuếch đại thực sự những sóng điện từ mới được ghi nhận. Vào năm 1954 thiết bị đầu tiên như vậy, maser (khuếch đại sóng cực ngắn bằng phát xạ kích thích), hoạt động ở bước sóng centimeter được xây dựng. Tất cả những dạng sớm nhất của laser được phát minh trong công nghiệp bởi những nhà vật lý trẻ từ các trường đại học làm việc trong lĩnh vực phổ kế sóng cực ngắn và vô tuyến. Do đó hầu như laser được phát minh lĩnh vực kỹ thuật và máy quang phổ. Nền tảng của Maiman cũng không phải là ngoại lệ: ở Stanford, ông là học trò của giáo sư Willis Lamb, người được trao giải Nobel cho những nghiên cứu về phổ hydro. Loại tiếp theo của laser, tương tự như laser của Maiman nhưng sử dụng loại tinh thể khác, được tạo bởi Peter Sorokin và Mirek Stevenson ở IBM ở Yorktown Heights, New York. Tiếp sau đó là thế hệ laser hoạt động liên tục tạo bởi quá trình phóng điện do Ali Javan, William Bennett và Don Herriott ở Bell Telephone Labs tại Murray Hill, New Jersey, sáng chế.

Một vài ứng dụng của laser ban đầu được xem xét bởi hầu hết các nhà khoa học; nó thỉnh thoảng được gán với cụng từ “một lời giải tìm kiếm một vấn đề”. Sự phát triển tiếp theo đã tạo ra rất nhiều loại laser- từ những chùm nhỏ xíu đến những chùm khổng lồ-và những loại laser này đã lan tỏa vào tất cả các lĩnh vực khoa học và công nghệ. Laser cũng đã trở nên phổ biến rộng khắp trong công nghiệp và là công cụ hiệu nghiệm cho nhiều khoa học mới. Những ứng dụng của laser đã tạo tiền đề cho một số giải Nobel. Ngày nay, laser được khai thác như một công cụ hiệu quả dùng để cắt, hàn; trong thông tin liên lạc; những phép đo lường với độ chính xác cao; trong công nghệ nano; trong tính toán; trong y học; vi sinh vật và kính hiển vi.
Sử dụng laser các nhà khoa học có thể thực hiện những phép đo chính xác khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trăng. Đặc biệt, nhiều nhà khoa học đang nỗ lực ghi nhận những tín hiệu laser từ các hành tinh quay xung quanh những ngôi sao ở xa để mong tìm kiếm những nền văn minh ngoài Trái đất. Các nhà khoa học hy vọng rằng, những nền văn minh đó, nếu tồn tại, họ có thể gửi những sung laser tới Trái đất của chúng ta. Chính bản thân Maiman cũng rất hài lòng với những ứng dụng  của laser trong y học, chẳng hạn như việc cấy ghép võng mạc. Nhưng ông lại không ưa việc sử dụng laser trong chế tạo vũ khí hay sử dụng vào những mục đích chiến tranh. Đây là một ý tưởng phổ biến trong khoảng thời gian sau khi những tiềm năng nổi bật của công nghệ được ghi nhận. Maiman đã rất phẫn nộ khi một số tờ báo gọi ông là “Người đàn ông Los Angeles phát minh ra tia chết chóc của khoa học viễn tưởng”. Sợ hơn cả là họ tưởng tượng ra những câu chuyện mà ở đó, laser trở thành thứ vũ khí đe dọa sự bình yên của cả nhân loại.
Việc khuếch đại hồng ngoại bằng phát xạ kích thích có thể được tạo ra “irasers”-laser hồng ngoại (bước sóng 30-1000 micrometers). Thuật ngữ laser muốn ám chỉ những hệ thống tương tự với bước sóng lên đến 1 mm (trên bước sóng đó là maser) và cả những bước sóng ngắn hơn: laser tia X và tia gamma và sự phát triển xa hơn của chúng có thể thúc đẩy sự tiến triển khoa học vươn xa hơn nữa.

Hai lần hụt… giải Nobel

Sau phát minh của mình, Maiman đã sớm tập trung nghiên cứu về quang học phi tuyến, một lĩnh vực có thể tạo chùm laser cường độ cao. Năm 1962, ông thành lập công ty riêng, Korad Corporation, chuyên về nghiên cứu, phát triển và ứng dụng laser. Đến năm 1968, sau khi bán công ty này cho Union Carbide Corporation, Maiman thành lập Maiman Associates. Ông cũng là giám đốc của Control Laser Corporation và trở thành thành viên ban cố vấn của tạp chí  Industrial Research Magazine. Đồng thời cũng là tác giả của cuốn sách The Laser Odyssey.
Sáng chế của Theodore Maiman về laser hoạt động đầu tiên trên Trái đất (ngày nay các nhà khoa học cũng đã phát hiện hiện tượng laser xảy ra một cách tự nhiên ở một vài thiên thể trong vũ trụ) là một lịch sử chân thật và được ghi nhận rộng rãi. Với những đóng góp về laser, ông đã hai lần được đề nghị trao giải Nobel. Ông đã được chọn trở thành thành viên của National Inventors Hall of Fame và US National Academies. Và cũng đã nhận được rất nhiều giải thưởng cao quý như Giải thưởng Wolf trong vật lý, Giải thưởng Oliver Buckley và Japan Prize-một giải thưởng danh giá của châu Á tương tự như giải Nobel.
Đ.Phường (Theo Nature)
 
Tìm địa điểm Trường
Gọi trực tiếp
Chat Facebook
Chat Zalo

[flipbook id="1"]