George Paget Thomson

2.1. Thời thơ ấu và Giáo dục

George Paget Thomson sinh ngày 3 tháng 5 năm 1892 tại Cambridge, Anh. Ông là con trai của J. J. Thomson, một nhà vật lý nổi tiếng từng đoạt Giải Nobel Vật lý năm 1906 nhờ khám phá ra electron, và Rose Elisabeth Paget, con gái của George Edward Paget. Lớn lên trong một gia đình có truyền thống học thuật, Thomson theo học tại The Perse School ở Cambridge. Sau đó, ông tiếp tục con đường học vấn tại Trinity College, Cambridge, nơi ông theo học toán học và vật lý học. Quá trình học tập của ông tại Trinity College kéo dài cho đến khi Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ vào năm 1914.

2.2. Tham gia Thế chiến thứ nhất và Hoạt động ban đầu

Khi Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ vào năm 1914, George Paget Thomson đã tạm gác lại việc học tập để gia nhập quân đội. Ông được điều động vào Queen's Royal West Surrey Regiment với quân hàm đại úy. Sau một thời gian ngắn phục vụ tại Pháp, vào năm 1915, ông chuyển sang Royal Flying Corps (tiền thân của Không quân Hoàng gia Anh) để thực hiện các nghiên cứu về khí động học. Ông đã tiến hành các nghiên cứu này tại Royal Aircraft Establishment ở Farnborough và một số địa điểm khác. Những nghiên cứu ban đầu về khí động học đã đặt nền móng cho những đóng góp sau này của ông trong lĩnh vực này. Ông giải ngũ với cấp bậc đại úy vào năm 1920.

2.3. Sự nghiệp học thuật

Sau Chiến tranh thế giới thứ nhất, George Paget Thomson trở thành Fellow tại Đại học Cambridge. Sau đó, ông chuyển đến Đại học Aberdeen, nơi ông thực hiện công trình nghiên cứu đột phá về tính chất sóng của electron. Từ năm 1929 đến 1930, Thomson là Giảng viên không thường trú tại Đại học Cornell ở Ithaca, New York. Năm 1930, ông được bổ nhiệm làm Giáo sư tại Imperial College London, kế nhiệm chức vụ của Hugh Longbourne Callendar. Ông giữ chức vụ này tại Imperial College cho đến năm 1952. Sau đó, ông trở thành Hiệu trưởng của Corpus Christi College, Cambridge, một vị trí ông giữ đến năm 1962. Để vinh danh những đóng góp của ông trong nhiệm kỳ, vào năm 1964, trường đã đặt tên một tòa nhà theo tên ông là Tòa nhà George Thomson, một công trình kiến trúc theo phong cách hiện đại tại khuôn viên Leckhampton của trường.

2.4. Khám phá nhiễu xạ điện tử

Công trình nổi bật nhất của George Paget Thomson là khám phá về hiện tượng nhiễu xạ điện tử, một bằng chứng thực nghiệm quan trọng cho tính chất sóng của electron. Phát hiện này đã mang lại cho ông Giải Nobel Vật lý năm 1937, cùng với Clinton Davisson, người đã độc lập thực hiện cùng một khám phá. Trong khi cha ông, J. J. Thomson, đã xem electron như một hạt, thì con trai ông đã chứng minh rằng electron có thể bị nhiễu xạ giống như một sóng.

Thí nghiệm của Thomson bao gồm việc tán xạ các electron qua các màng kim loại mỏng (dày khoảng 3 × 10^-6 cm) với cấu trúc tinh thể đã biết, chẳng hạn như nhôm, vàng và platin. Trong mỗi trường hợp, ông đã tìm thấy các kích thước của các mẫu nhiễu xạ quan sát được. Kết quả nhiễu xạ mà ông quan sát được chỉ chênh lệch khoảng 5% so với các giá trị dự đoán bởi lý thuyết sóng de Broglie. Khám phá này đã cung cấp bằng chứng vững chắc cho nguyên tắc lưỡng tính sóng-hạt, một nguyên tắc lần đầu tiên được Louis-Victor de Broglie đưa ra vào những năm 1920 dưới dạng giả thuyết de Broglie.

2.5. Nghiên cứu vật lý hạt nhân và Ủy ban MAUD

Vào cuối những năm 1930 và trong suốt Chiến tranh thế giới thứ hai, George Paget Thomson đã chuyển hướng chuyên sâu vào vật lý hạt nhân, đặc biệt tập trung vào các ứng dụng quân sự thực tiễn. Ông đóng vai trò chủ chốt khi làm chủ tịch Ủy ban MAUD từ năm 1940 đến 1941. Ủy ban này là một nhóm nghiên cứu quan trọng của Anh được thành lập để điều tra khả năng phát triển bom nguyên tử.

Trong bối cảnh xã hội và lịch sử đầy biến động của Thế chiến thứ hai, Ủy ban MAUD đã đi đến kết luận rằng việc chế tạo bom nguyên tử là hoàn toàn khả thi. Báo cáo của ủy ban này có ảnh hưởng sâu rộng, không chỉ đối với chương trình hạt nhân của Anh mà còn gián tiếp thúc đẩy Dự án Manhattan của Hoa Kỳ. Sau chiến tranh, Thomson tiếp tục công việc nghiên cứu về năng lượng hạt nhân, thể hiện sự quan tâm lâu dài của ông đối với lĩnh vực này.

2.6. Hoạt động viết lách khoa học

Ngoài công việc nghiên cứu và giảng dạy, George Paget Thomson còn là một tác giả khoa học tích cực. Ông đã viết nhiều tác phẩm về khí động học, một lĩnh vực mà ông đã có kinh nghiệm nghiên cứu từ Chiến tranh thế giới thứ nhất. Bên cạnh đó, ông cũng thể hiện quan điểm của mình về giá trị và vai trò của khoa học trong xã hội thông qua các bài viết. Với tư cách là chủ tịch của British Association từ năm 1959 đến 1960, ông đã có bài phát biểu quan trọng mang tên "Hai khía cạnh của khoa học" (Two aspects of science^English), nhấn mạnh tầm quan trọng của cả khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng.

3.1. Giải Nobel Vật lý

Năm 1937, George Paget Thomson cùng với Clinton Davisson đã vinh dự được trao Giải Nobel Vật lý. Giải thưởng này được trao cho công trình đột phá của họ trong việc khám phá hiện tượng nhiễu xạ điện tử, qua đó chứng minh tính chất sóng của electron. Đây là một sự kiện đặc biệt trong lịch sử khoa học, khi cha ông, J. J. Thomson, cũng đã nhận Giải Nobel Vật lý vào năm 1906 vì khám phá ra electron như một hạt. Sự kiện này minh họa một cách độc đáo sự phát triển của vật lý, từ việc xác định electron là hạt đến việc chứng minh nó cũng có tính chất sóng, củng cố lý thuyết lưỡng tính sóng-hạt.

3.2. Các giải thưởng và vinh dự khác

Ngoài Giải Nobel Vật lý, George Paget Thomson còn được vinh danh với nhiều giải thưởng và danh hiệu quan trọng khác:

• Năm 1926, ông được trao Huy chương Howard N. Potts.
• Năm 1939, ông nhận Huy chương Hughes từ Hội Hoàng gia Luân Đôn.
• Năm 1943, ông được phong tước hiệu Hiệp sĩ (Sir), một vinh dự cao quý của Anh.
• Năm 1948, ông được trao Huy chương Bakerian.
• Năm 1949, ông nhận Huy chương Royal từ Hội Hoàng gia Luân Đôn.
• Năm 1960, ông được trao Huy chương Faraday.

4.1. Gia đình

Năm 1924, George Paget Thomson kết hôn với Kathleen Buchanan Smith, con gái của Rất đáng kính Sir George Adam Smith, Hiệu trưởng Đại học Aberdeen. Họ có bốn người con: hai con trai và hai con gái. Thật không may, Kathleen qua đời vào năm 1941.

Một trong những người con trai của ông, Sir John Thomson (1927-2018), đã trở thành một nhà ngoại giao cấp cao. Ông từng giữ chức Cao ủy tại Ấn Độ từ năm 1977 đến 1982 và Đại diện thường trực của Vương quốc Anh tại Liên Hợp Quốc từ năm 1982 đến 1987. Cháu trai của ông, Sir Adam Thomson (sinh năm 1955), cũng nối nghiệp gia đình trở thành một nhà ngoại giao cấp cao, từng là Cao ủy tại Pakistan (2010-2013) và Đại diện thường trực tại NATO (2014-2016). Một người con gái của ông, Lillian Clare Thomson, đã kết hôn với Johannes de Villiers Graaff, một nhà kinh tế học và nhà leo núi người Nam Phi.

4.2. Qua đời

Sir George Paget Thomson qua đời vào ngày 10 tháng 9 năm 1975 tại Cambridge, hưởng thọ 83 tuổi. Ông được an táng cùng với vợ mình tại nghĩa trang nhà thờ giáo xứ Grantchester, phía nam Cambridge.

5.1. Đóng góp khoa học

Khám phá về tính chất sóng của electron thông qua hiện tượng nhiễu xạ điện tử của George Paget Thomson là một cột mốc quan trọng trong lịch sử vật lý học. Nó không chỉ cung cấp bằng chứng thực nghiệm vững chắc cho giả thuyết de Broglie về lưỡng tính sóng-hạt mà còn là nền tảng cho sự phát triển của cơ học lượng tử. Việc chứng minh rằng electron có thể vừa là hạt vừa là sóng đã mở ra một kỷ nguyên mới trong vật lý, dẫn đến sự phát triển của các công nghệ quan trọng như kính hiển vi điện tử, cho phép các nhà khoa học quan sát cấu trúc vật chất ở cấp độ nguyên tử và phân tử. Tầm quan trọng của khám phá này đối với sự phát triển của vật lý hiện đại là vô cùng to lớn, làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta hiểu về bản chất của vật chất và năng lượng.

5.2. Di sản gia đình

Di sản của George Paget Thomson không chỉ giới hạn trong lĩnh vực khoa học mà còn được tiếp nối qua các thế hệ trong gia đình ông. Các con và cháu của ông đã có những đóng góp đáng kể trong lĩnh vực công vụ và ngoại giao. Con trai ông, Sir John Thomson, và cháu trai ông, Sir Adam Thomson, đều trở thành những nhà ngoại giao cấp cao, phục vụ Vương quốc Anh tại nhiều vị trí quan trọng trên trường quốc tế. Sự nghiệp của họ trong lĩnh vực ngoại giao thể hiện một di sản gia đình về sự cống hiến cho xã hội, mặc dù trong một lĩnh vực khác so với khoa học.