Cùng với Robert Woodrow Wilson tại Phòng thí nghiệm Bell, nhà vật lý Arno A. Penzias đã thực hiện công trình nghiên cứu đột phá, được coi là nền tảng cho một trong những khám phá mang tính bước ngoặt của khoa học hiện đại. Khám phá năm 1964 của họ đã giải quyết cuộc tranh cãi về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ.

Trốn khỏi nước Đức

Arno Penzias ra đời tại Munich vào ngày 26/4/1933, trong gia đình Do Thái. Cha ông Karl Penzias là thương nhân buôn bán đồ da. Công việc này đem lại cho gia đình ông cuộc sống trung lưu sung túc. Mẹ ông, bà Justine, là người Công giáo đã cải đạo sang Do Thái giáo theo chồng.

Bóng ma của Chủ nghĩa Tân quốc xã đã phủ xuống cuộc đời Arno từ lúc chào đời: thật tình cờ khi ngày sinh và nơi sinh của ông trùng khớp với thời gian và địa điểm lực lượng mật vụ khét tiếng Gestapo thành lập. Năm Arno lên 5 tuổi, cả gia đình ông bị bắt giữ và đưa lên tàu theo chương trình trục xuất người Do Thái gốc Ba Lan ra khỏi nước Đức. Theo lời ông kể lại, họ đã đến biên giới muộn một tiếng so với thời hạn và Ba Lan dừng nhận người Do Thái. Đoàn tàu phải quay lại Munich.

Cả nhà tin rằng sự chậm trễ đó đã cứu mạng họ. Khi người cha nhận được lệnh phải rời khỏi Đức trong vòng sáu tháng, ông bắt đầu dàn xếp để Arno lúc đó 6 tuổi và cậu em trai Gunter lên 5 được lên tàu tới Vương quốc Anh theo chương trình Kindertransport – hoạt động giải cứu trẻ em Do Thái từ những nước chịu ảnh hưởng của Đức quốc xã sang các quốc gia châu Âu khác.

Thật may mắn thay, gia đình họ nhanh chóng được đoàn tụ tại nước Anh. Vào tháng 12/1939, cả nhà cùng dong buồm tới Hoa Kỳ – chuyến đi được người cha đặt vé trước đó 18 tháng. Họ ổn định cuộc sống tại Bronxvào đầu năm sau. Tại đây, cha mẹ ông làm người trông nom các chung cư, nhờ thế gia đình họ có chỗ ở. Sau này, cha ông làm việc tại xưởng mộc trong Viện Bảo tàng Mỹ thuật Metropolitan, còn mẹ ông đi dọn dẹp nhà cửa thuê và may vá tại một nhà máy sản xuất áo khoác.

Cuộc sống mới

Trải nghiệm thời thơ ấu thúc đẩy Arno càng thêm nỗ lực trong cuộc sống. Khi được nhận vào Trường Trung học Kỹ thuật Brooklyn, nơi có chương trình khoa học và kỹ thuật nổi tiếng, ngày ngày ông mất ba tiếng đi bộ và bắt tàu điện ngầm mới tới được trường.

Arno được nhập tịch vào năm 1946, ông chọn cái tên Mỹ hóa mình thích “Allan” làm tên đệm. Năm 1951, theo lời cha và với hy vọng sau này sống ổn nhờ ngành kỹ thuật, ông chọn học hóa tại Cao đẳng Thành phố New York, nơi miễn học phí. Nhưng lúc kết thúc năm đầu, ông thấy chán hóa học và chuyển sang vật lý, sau khi một người thầy đảm bảo rằng ông có thể kiếm sống nhờ ngành này. Ông tốt nghiệp vào năm 1954. Hai năm tiếp theo Arno làm sĩ quan radar trong Quân đoàn tín hiệu. Sau đó ông tiếp tục con đường học thuật, lấy bằng thạc sĩ vật lý năm 1958và bằng tiến sĩ năm 1962, đều tại Đại học Columbia.

Đa phần công việc ban đầu của ông, gồm cả lúc làm trong quân đội, đều liên quan tới nghiên cứu và công nghệ vi sóng. Và chúng đã mở ra cho ông con đường dẫn tới giải Nobel. Tại Đại học Columbia, khoa vật lý nghiên cứu rất sâu về vi sóng, với đội ngũ giảng viên nhiều ngôi sao sáng trong lĩnh vực này. Dưới sự dẫn dắt của cố vấn là Charles Townes, người phát minh thiết bị khuếch đại sóng vi ba bằng phát xạ kích thích, Arno say mê nghiên cứu về sóng vi ba và thiên văn vô tuyến.

Arno A. Penzias chụp tại Phòng thí nghiệm Bell tại New Jersey năm 1991. Nguồn: Frank C. Dougherty
Arno A. Penzias chụp tại Phòng thí nghiệm Bell tại New Jersey năm 1991. Nguồn: Frank C. Dougherty

Đường lên đỉnh vinh quang

Năm 1961, tiến sĩ Penzias gia nhập Phòng thí nghiệm Bell của AT&T – trung tâm nguyên cứu khoa học cơ bản đằng sau các công nghệ như vi sóng, tín hiệu điện và viễn thông hiện đại. Phòng thí nghiệm danh tiếng này có cơ sở vật chất độc nhất vô nhị, “khiến đây là nơi lý tưởng” để hoàn thành các quan sát thiên văn vô tuyến mà Arno đã bắt đầu nhưng chưa hoàn thành trong thời gian học tiến sĩ. Ở Bell có một thiết bị ăng ten lớn mang hình dạng chiếc sừng tên là Sừng Holmdel, được phát triển nhằm liên lạc qua vệ tinh. Tiến sĩ Penzias đã nhìn ra tiềm năng sử dụng nó để nghiên cứu thiên văn vô tuyến.

Năm 1964, trong lúc chuẩn bị ăng ten để đo lường các đặc tính của Dải Ngân hà, tiến sĩ Penzias và tiến sĩ Wilson – một nhà thiên văn vô tuyến trẻ mới tới Phòng thí nghiệm Bell – đã bắt được tiếng rít dai dẳng, khó hiểu từ sóng vô tuyến. Dường như chúng tới từ mọi nơi trên bầu trời, xoay ăng ten về hướng nào họ cũng bắt được âm thanh ấy. Bối rối, họ dành nhiều tháng trời để tìm hiểu nguyên nhân do đâu. Hai người cho rằng có thể mình đã thu được tiếng ra đa, hoặc tiếng ồn từ thành phố New York, hay bức xạ từ vụ nổ hạt nhân chăng. Thậm chí, còn có giả thuyết cho rằng nguyên nhân là do chim bồ câu.

Tiến sĩ Wilson kể lại: “Đám chim bồ câu bay tới đậu trên các đầu nhỏ của ăng ten và thải ra thứ mà Arno gọi là chất điện môi trắng. Chúng tôi chẳng biết liệu phân chim bồ câu có tạo ra bức xạ hay không”. Và thế là hai người đàn ông đã trèo lên và dọn sạch chất thải. Tiếng ồn vẫn không dứt.

Cuối cùng, chính sở thích trò chuyện qua điện thoại của tiến sĩ Penzias đã dẫn tới một bước đột phá bất ngờ. Vào tháng 1/1965, Penzias gọi điện cho Bernard Burke, cũng là nhà thiên văn vô tuyến. Trong cuộc trò chuyện, ông đã nhắc tới tiếng rít khó hiểu. Người đồng nghiệp này đã đề nghị bạn mình liên hệ với nhà vật lý ở Đại học Princeton, những người đang cố gắng chứng minh Vụ nổ lớn đã để lại dấu vết bức xạ vũ trụ.

Nghe theo lời khuyên, Penzias đã liên lạc với Đại học Princeton và thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học nơi đây. Họ liền tới thăm phòng thí nghiệm Bell, hợp tác với tiến sĩ Penzias và tiến sĩ Wilson để tìm ra căn nguyên tiếng ồn: hóa ra tiếng rít ấy là tàn dư của một vụ nổ đã sinh ra vũ trụ khoảng 14 tỷ năm trước. Nó xác nhận vũ trụ không phải luôn ở trạng thái ổn định, tĩnh tại, mà bắt đầu từ quả cầu lửa nguyên thủy nhấn chìm vũ trụ trong bức xạ nền. Lý thuyết và quan sát sau đó được họ tập hợp thành hai bài báo xuất bản vào năm 1965. Khám phá của tiến sĩ Penzias và tiến sĩ Wilson cuối cùng đã giải quyết được cuộc tranh luận trường kỳ trong lịch sử khoa học.

Năm 1978, giải Nobel Vật lý đã vinh danh hai cá nhân xuất sắc này “vì đã khám phá ra bức xạ nền vi sóng vũ trụ”, họ cùng nhau chia nửa giải Nobel (nửa phần còn lại thuộc về nhà vật lý người Nga Pyotr Kapitsa vì tiến bộ trong phát triển helium lỏng). Sau bài phát biểu nhận giải thưởng danh giá, tiến sĩ Penzias đã bay thẳng tới Moscow để thuyết trình cho một nhóm các nhà khoa học Do Thái ở Liên Xô bị cấm di cư. Sau này, ông đã giúp đỡ một vài người trong số họ rời khỏi nơi đây.

Tiến sĩ Penzias công tác ở phòng thí nghiệm Bell trong gần bốn thập niên, với 14 năm giữ chức phó chủ tịch nghiên cứu. Ông và người cộng sự Wilson tiếp tục hợp tác và phát hiện hàng chục loại phân tử trong các đám mây giữa những vì sao, nơi các ngôi sao mới được hình thành.
Tiến sĩ Arno A. Penzias qua đời ngày 22/1/2024, hưởng thọ 91 tuổi.

Nguồn: nytimes.com
washingtonpost.com