Cha Wulf, điện kế mới và tháp Eiffel

Thời nay, các công trình về vật lý hạt và bức xạ vũ trụ đóng vai trò quan trọng cho công cuộc nghiên cứu không gian và vật lý, và cha Theodor Wulf (dòng Tên) là một trong những người đầu tiên khai phá ngành này.

Paris từ lâu đã có biệt danh “kinh đô ánh sáng”, nhờ vào vai trò là trung tâm học thuật và giáo dục trong Thời kỳ Khai sáng (1715-1789). Ðến thập niên 1800, biệt danh này “danh phù kỳ thực” hơn nhờ vào quyết định của chính quyền thành phố ngay từ ban đầu đã nhanh chóng ứng dụng công nghệ chiếu sáng bằng điện, giúp thổi bùng sự lộng lẫy của thủ đô Pháp vào ban đêm. Tuy nhiên, Paris còn liên quan đến một sự kiện khoa học quan trọng vào thời điểm đó nhưng ít được công chúng biết đến, là cuộc thí nghiệm độc nhất vô nhị vào năm 1910 tại công trình biểu tượng của thành phố: tháp Eiffel. Thông qua cuộc thí nghiệm này, giới khoa học đã có được chứng cứ quan trọng đầu tiên về sự tồn tại của bức xạ vũ trụ. Và người tiến hành cuộc thí nghiệm chính là linh mục dòng Tên Theodor Wulf, cha cũng là giáo sư, nhà vật lý học người Ðức.

Lần đầu tiên biết về phóng xạ

Cha Theodor Wulf (1868-1946) thụ phong linh mục vào năm 20 tuổi, trước khi theo đuổi nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý dưới sự hướng dẫn của giáo sư Walther Nernst tại Ðại học Göttingen (Ðức). Nhiều năm sau, giáo sư Nernst đã được trao giải Nobel Hóa học (năm 1920). Về phần mình, cha Wulf trở thành giáo sư môn vật lý tại Ðại học St. Ignatius ở Valkenburg (Hà Lan), một trường đại học của dòng Tên, từ năm 1904 - 1914 và sau đó trong giai đoạn 1918 - 1935. Ít có thông tin về cuộc đời của vị linh mục này, và những bài viết học thuật sau đó đều tập trung vào công trình nghiên cứu lớn nhất trong cuộc đời ngài, mở đường cho sự khám phá trong lĩnh vực bức xạ vũ trụ.

Ðầu thế kỷ 20 là giai đoạn đánh dấu sự quan tâm mãnh liệt của giới khoa học về phóng xạ. Hiện tượng phóng xạ đã được nhà nghiên cứu Henri Becquerel phát hiện trong một dịp tình cờ. Năm 1896, trong lúc nghiên cứu lân quang trong muối uranium, nhà vật lý học người Pháp (chủ nhân giải Nobel Vật lý năm 1903), bỗng dưng phát hiện được phóng xạ. Thế nhưng, ban đầu khám phá của ông không thu hút được sự chú ý của cộng đồng khoa học, lúc đó đang đổ dồn sự quan tâm vào hiện tượng X quang. Ðiều này đã thay đổi khi nhà khoa học Marie Curie bắt tay vào nỗ lực nghiên cứu và tìm ra một số nguyên tố phóng xạ.

Ðối với các nhà nghiên cứu, câu hỏi kế tiếp là nguồn gốc/bản chất của bức xạ ion hóa? Các nhà khoa học tranh luận dữ dội về nguồn gốc của dạng bức xạ đo được trong khí quyển của Trái đất, và có ý kiến cho rằng chúng xuất phát từ không gian, có nghĩa là bên ngoài Trái đất. Những bí ẩn chưa được giải đáp trên đã thu hút sự chú ý của cha Wulf.

Ðo bằng tháp Eiffel

Trong quá trình nghiên cứu, cha Wulf phát hiện những thiết bị đo dòng điện hiện hành không đủ chính xác để có thể sử dụng trong các cuộc thí nghiệm chi tiết liên quan đến ion hóa, và cũng không phù hợp trong trường hợp thí nghiệm ngoài trời. Ðể giải quyết vấn đề này, vào năm 1907, vị linh mục dòng Tên tự thiết kế máy đo đạc có độ nhạy cao, và “điện kế Wulf” do ngài chế tạo nhanh chóng được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng trong các thí nghiệm ion hóa.

Sau khi có thiết bị phù hợp, cha Wulf đi nhiều nơi ở châu Âu để đo đạc hoạt động bức xạ, như tại chân núi Matterhorn ở biên giới Thụy Sĩ - Ý, các mỏ phấn gần Valkenburg (Hà Lan) và trong các hang động của Bỉ. Dựa trên những số liệu thu được, vị linh mục rút ra kết luận rằng hoạt động bức xạ nhiều khả năng có nguồn gốc thuộc về Ðịa cầu. Tuy nhiên, một thí nghiệm, có liên quan đến việc đo bức xạ dưới nước, cho thấy có vẻ như hiện tượng này còn có nguồn gốc khác. Ðể giải quyết vấn đề, cha quyết định chọn tháp Eiffel làm điểm thực hiện thí nghiệm quyết định.

Vị linh mục dòng Tên đã được cấp phép đo phóng xạ ở trên đỉnh và dưới chân biểu tượng của thủ đô Pháp. Tổng cộng, ngài đã dành đến 4 ngày trong tuần lễ Phục Sinh năm 1910 cho lần đo đạc này. Khi so sánh kết quả thu được từ độ cao 330m (bên trên đỉnh tháp) và dưới chân tháp, ngài phát hiện phải có một nguồn tia gamma xuất phát từ các tầng cao của khí quyển Trái đất, theo báo cáo đăng trên chuyên san Physikalische Zeitschrift ngày 15.9.1910. Ðây là bằng chứng rõ ràng đầu tiên cho thấy sự tồn tại của bức xạ vũ trụ. Dù công trình nghiên cứu của cha Wulf không được giới khoa học thời đó ủng hộ, người đời sau vẫn gọi ngài là chuyên gia vật lý hạt đầu tiên của thế giới.

HỒNG HOANG