Với giới khoa học Việt Nam, đây là một tin vui nhưng không bất ngờ. Bởi đây là hệ quả tất yếu cho những thành tựu mà GS Đàm Thanh Sơn đã đạt được trong nghiên cứu của mình.

Phóng to

GS Đàm Thanh Sơn

Đàm Thanh Sơn từ toán đến lý

Thành tựu nổi bật nhất trong nghiên cứu của GS Đàm Thanh Sơn và cộng sự (nhóm KSS) là lý thuyết về độ nhớt của các hệ lượng tử tương tác mạnh, chẳng hạn các lỗ đen, các hệ khí fermi suy biến hoặc chính vũ trụ ở thuở sơ khai.

Ngay sau khi công bố, công trình này đã thu hút sự quan tâm lớn của cộng đồng vật lý và được đánh giá như công trình mở ra nhiều địa hạt nghiên cứu mới. Tạp chí Physics Today số tháng 5-2010 cũng dành hẳn ba bài liên tiếp đề thảo luận và khen ngợi lý thuyết này, một sự kiện hiếm thấy trong ngành vật lý.

Điểm độc đáo của nghiên cứu là đã xâu chuỗi một loạt lĩnh vực khác nhau của vật lý như thủy động lực học, thiên văn học, vật lý hạt, vật lý chất rắn và siêu dẫn, lý thuyết dây..., những lĩnh vực tưởng chừng chẳng có chút liên hệ gì với nhau.

Vì thế, công trình của nhóm Đàm Thanh Sơn được cho là sẽ mở ra nhiều lĩnh vực nghiên cứu mới có tính liên ngành.

Nếu đặt trong một kỳ vọng lớn hơn của giới vật lý về việc tìm ra một lý thuyết thống nhất các lý thuyết hiện có, thì nghiên cứu này lại càng có ý nghĩa.

Khác với toán học, một lý thuyết vật lý chỉ được thừa nhận khi được thực nghiệm kiểm chứng hoặc giải thích được các dữ liệu thực nghiệm đã có.

Thì đây, lý thuyết KSS đã vượt qua thử thách này bằng các thực nghiệm ở cả hai thái cực rất trái ngược nhau của vật chất.

Thí nghiệm thứ nhất là ở RHIC (Trung tâm máy gia tốc ion nặng tương đối tính, Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, Mỹ) với thí nghiệm về va chạm của hai hạt nhân nguyên tử vàng ở mức năng lượng cực lớn, tạo ra nhiệt độ hàng ngàn tỉ độ K (độ K là thang nhiệt độ tuyệt đối Kelvin, 0 độ K tương ứng với -273,15 độ C).

Thí nghiệm thứ hai được tiến hành ở Đại học Duke, với thí nghiệm đông đặc các nguyên tử lithium ở nhiệt độ chỉ vài phần triệu độ K.

Cả hai thực nghiệm này đều cho thấy vật chất hành xử rất gần với chất lỏng hoàn hảo, với tỉ số giữa độ nhớt và mật độ entropy tỉ lệ thuận với hằng số Planck và tỉ lệ nghịch với hằng số Boltzmann, giống như đã được mô tả bởi lý thuyết KSS.

Như vậy, lý thuyết KSS cho thấy với một lớp rất rộng các hệ vật chất có tương tác lượng tử mạnh thì ở hai thái cực khác nhau, cực nóng hoặc cực lạnh, chúng đều hành xử tương tự nhau. Điều đó cho thấy hệ thức tìm được trong nghiên cứu này mang tính phổ quát, và rất có thể một định luật phổ quát mới của vật lý đã được khám phá.

Nhưng tìm đâu ra những điều kiện cực nóng hay cực lạnh như vậy để sử dụng lý thuyết này?

Nhiệt độ cực nóng là khi vật chất ở mức năng lượng cực cao. Điều này xảy ra trong các thực nghiệm vật lý năng lượng cao, chẳng hạn các nghiên cứu về bắn phá hạt nhân, qua đó tìm hiểu cấu trúc của vật chất.

Trong tự nhiên thì nhiệt độ cực cao dễ thấy nhất chính là trạng thái khởi đầu của vũ trụ, ngay sau vụ nổ lớn chỉ vài phần tỉ tỉ tỉ tỉ giây. Còn nhiệt độ cực lạnh thường thấy trong các nghiên cứu về khảo sát tính chất của vật chất khi nhiệt độ giảm gần về độ không tuyệt đối.

Rõ ràng các nghiên cứu này đều là nghiên cứu cơ bản, nhằm tìm hiểu hành xử của vật chất trong các điều kiện tới hạn và mở rộng kiến thức của chúng ta về vật chất. Nhưng cũng chính là thành tựu của nghiên cứu cơ bản nên mức tác động của nó đến sự phát triển của khoa học là rất to lớn, dù các ứng dụng của nó hiện vẫn chưa rõ ràng.

Còn nhớ trước đó, ngày 8-8-2012, khi GS Sơn được Đại học Chicago bổ nhiệm làm giáo sư đại học trong một kế hoạch tuyển dụng nhân tài đầy tham vọng của trường, GS Edward Brucher của Đại học Chicago đã nói: “Ông đã có những công trình lớn, nhưng chúng tôi hào hứng có ông đến làm việc ở đây, vì chúng tôi tin rằng thành tựu xuất sắc nhất của ông vẫn còn đang ở phía trước”.

Theo cách nhìn đó, tiếp sau việc được bầu vào Viện hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ, người quan tâm hoàn toàn có cơ sở để hi vọng rằng những ghi nhận hay giải thưởng danh giá hơn với GS Đàm Thanh Sơn vẫn còn đang ở phía trước.