Từ khi trở thành một ngành Khoa học độc lập, Vật lí đã có những tác động mạnh mẽ đến mọi mặt đối với sự phát triển của nền văn minh nhân loại. Trong thế kỷ XXI này các nhà vật lí tập trung nghiên cứu những đối tượng nào sử dụng những công cụ hay mô hình lý thuyết gì để thực hiện những nghiên cứu đó? Ngoài ra những tiến bộ từ việc nghiên cứu Vật lí đã được vận dụng vào thực tế nhưng cải tiến công nghệ hiện tại và phát triển công nghệ tương lai như thế nào? Trong bài học này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về ba trong số những lĩnh vực vật lí có nhiều đóng góp quan trọng hiện nay và hai lĩnh vực có vai trò định hướng cho sự phát triển của khoa học kỹ thuật và thu hút nhiều nhân lực chất lượng cao trong tương lai.

Trả lời:

Trong thế kỷ XXI này các nhà vật lí tập trung nghiên cứu:

- Vật lí hạt nhân: nghiên cứu các hiện tượng phóng xạ, quá trình giải phóng năng lượng thông qua phản ứng hạt nhân (phân hạch, nhiệt hạch), cấu trúc hạt nhân, tương tác giữa các hạt nucleon cấu tạo nên hạt nhân.

Trong y học, những kiến thức về vật lí hạt nhân đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ chẩn đoán và điều trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư. Tuy nhiên thiết bị xạ trị này hiện nay chỉ được sử dụng tại các nước phát triển do những yêu cầu cao trong quá trình vận hành cũng như chi phí điều trị rất cao.

- Vật lí nano nghiên cứu vật chất hay các thiết bị có kích thước từ 1 tới 100 nm.

Vật lí nano được chia thành hai ngành nhỏ hơn là khoa học nano và công nghệ nano. Khoa học nano nghiên cứu các tính chất vật lí, hóa học đặc biệt của các loại vật liệu ở cấp độ nm. Trong khi đó công nghệ nano tập trung triển khai những thành tựu của khoa học nano vào thực tế.

Các thành tựu của vật lí nano đã góp phần không nhỏ trong sự phát triển kinh tế xã hội. Các công nghệ nano có thể giúp giảm kích thước các linh kiện điện tử hay thiết bị lưu trữ thông tin của máy tính, các thiết bị giải trí đồng thời tăng hiệu suất sử dụng năng lượng… Sự phát triển mạnh mẽ của vật lí nano nói riêng và công nghệ nano nói chung đang đòi hỏi nguồn nhân lực lớn. Nhân lực của ngành vật liệu nano không chỉ có thể làm trong các phòng thí nghiệm mà còn có thể tham gia vào rất nhiều lĩnh vực nghề nghiệp khác như công nghệ vật liệu, công nghệ vi sinh, công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng (thực phẩm, mỹ phẩm, đồ gia dụng…).

- Vật lí laser có đối tượng nghiên cứu rất phong phú và đa dạng nghiên cứu cấu trúc của nguyên tử phân tử thông qua các hiệu ứng quang phi tuyến, nghiên cứu để quan sát sự hình thành các liên kết hóa học trong thời gian rất ngắn bằng cách sử dụng những xung laser cực ngắn nhằm tạo ra độ phân giải thời gian của hợp chất, nghiên cứu chế tạo các thiết bị quang học, quang - điện tử mới có những tính năng vượt trội, nghiên cứu chế tạo công cụ thiết bị để bẫy nguyên tử hay các hạt có kích thước từ micrômet đến nanomet, nghiên cứu phát triển công nghệ chụp ảnh cấu trúc vật liệu mà không phá hủy mẫu vật, nghiên cứu phát triển các công nghệ mới để chẩn đoán và điều trị bệnh trong lĩnh vực y học.

Trong lĩnh vực y học laser đã và đang được sử dụng để phát triển các công nghệ chụp ảnh, chẩn đoán như chẩn đoán u sắc tố, chụp ảnh và chẩn đoán các bệnh liên quan đến da và các cơ quan khác như mắt, não…

- Vật lí tính toán lượng tử nghiên cứu các thuật toán và xây dựng các thư viện lập trình tính toán cho máy tính lượng tử, nghiên cứu chế tạo mạch lượng tử các cổng logic lượng tử, bộ nhớ lượng tử, bit lượng tử và các bộ mô phỏng lượng tử để xây dựng máy tính lượng tử.