Robert Hofstadter đã được trao giải Nobel Vật lý năm 1961 cho các nghiên cứu của ông về cấu trúc của hạt nhân nguyên tử.
Ông đã sử dụng một kỹ thuật gọi là tán xạ electron để nghiên cứu các proton và neutron trong hạt nhân. Công trình này đã tiết lộ rằng proton và neutron không phải là các hạt giống như điểm như trước đây người ta vẫn tin, mà thay vào đó được tạo thành từ các hạt cơ bản hơn gọi là quark. Khám phá này đã cung cấp bằng chứng quan trọng cho lý thuyết về sắc động lực học lượng tử, mô tả lực hạt nhân mạnh giữ các proton và neutron lại với nhau trong hạt nhân. Công trình của Hofstadter cũng tiết lộ sự tồn tại của một hiện tượng được gọi là “phân tách spin-quỹ đạo” hạt nhân, xảy ra khi mô men động lượng của một nucleon (proton hoặc neutron) bị phân tách thành hai thành phần riêng biệt: mô men động lượng nội tại (spin) và mô men động lượng do chuyển động của nó xung quanh hạt nhân (quỹ đạo). Khám phá này đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về hành vi của các nucleon trong hạt nhân và bản chất của lực hạt nhân mạnh. Hofstadter đã phát triển một thiết bị để nghiên cứu cấu trúc bên trong của hạt nhân và vì thế ông đã chia sẻ giải thưởng vật lý năm 1961 với Rudolf Mössbauer. Ông đã dành phần lớn cuộc đời mình để giảng dạy vật lý tại Đại học Stanford.
Ông theo học sau đại học tại Đại học Princeton, nơi ông học vật lý từ năm 1935 đến năm 1938, và nhận cả bằng Thạc sĩ và Tiến sĩ vào năm 1938 từ học viện đó. Công trình Tiến sĩ của ông liên quan đến quang phổ hồng ngoại của các phân tử hữu cơ đơn giản, và đặc biệt là giải thích một phần cấu trúc của “liên kết hydro” hiện đã được biết đến rộng rãi. Năm 1938 đến năm 1939, ông được trao Học bổng Procter tại Đại học Princeton cho công trình nghiên cứu sau tiến sĩ, tại thời điểm đó, ông bắt đầu nghiên cứu về tính quang dẫn trong tinh thể willemite. Công trình này đã dẫn đến việc phát hiện ra, cùng với R. Herman, các dòng tối ấm lên chứng minh sự tồn tại của các trạng thái bẫy trong tinh thể. Năm 1939, Hofstadter nhận được Học bổng Harrison tại Đại học Pennsylvania, nơi ông đã giúp chế tạo một cỗ máy Van de Graaff lớn phục vụ cho nghiên cứu hạt nhân. Tại Pennsylvania, ông lần đầu tiên gặp L. I. Schiff, người đã là bạn và đồng nghiệp của ông trong nhiều năm.
Trong những năm chiến tranh, Hofstadter đầu tiên làm việc tại Cục Tiêu chuẩn Quốc gia và sau đó là tại Tập đoàn Phòng thí nghiệm Norden. Ông rời ngành công nghiệp vào cuối chiến tranh để trở thành Trợ lý Giáo sư Vật lý tại Đại học Princeton. Tại Princeton, ông đã tiến hành nghiên cứu về máy đếm dẫn tinh thể, về hiệu ứng Compton và máy đếm nhấp nháy. Năm 1948, ông phát hiện ra rằng natri iodide, được kích hoạt bởi thali, tạo ra một máy đếm nhấp nháy tuyệt vời. Năm 1950, cùng với J. A. McIntyre, ông phát hiện ra rằng các tinh thể được hình thành tốt của vật liệu này cung cấp các thiết bị đo năng lượng đáng chú ý cho tia gamma và các hạt năng lượng và do đó có thể được sử dụng làm máy quang phổ ngoài các máy đếm tia gamma và hạt có hiệu suất cao. Năm 1950, Hofstadter rời Princeton để trở thành Phó Giáo sư Vật lý tại Đại học Stanford, nơi ông khởi xướng một chương trình về sự tán xạ của các electron năng lượng từ máy gia tốc tuyến tính do W. W. Hansen phát minh, khi đó đang được xây dựng. Trong khi chế tạo thiết bị cho các thí nghiệm tán xạ electron, ông tiếp tục nghiên cứu về máy đếm nhấp nháy và phát triển các máy dò mới cho neutron và tia X. Máy đếm vô cơ tốc độ cao (CsF) và máy đếm Cerenkov (TlCl) hữu ích đã được phát hiện tại Stanford. Các nghiên cứu khác được thực hiện trong những năm đầu tại Stanford liên quan đến tia vũ trụ và các trận mưa rào do electron tốc độ cao tạo ra.
Sau năm 1953, các phép đo tán xạ electron trở thành mối quan tâm chính của Hofstadter. Cùng với các sinh viên và đồng nghiệp, ông đã nghiên cứu sự phân bố điện tích trong hạt nhân nguyên tử và sau đó là sự phân bố điện tích và mômen từ trong proton và neutron. Phương pháp tán xạ electron đã được sử dụng để tìm các thông số về kích thước và độ dày bề mặt của hạt nhân. Nhiều kết quả chính về proton và neutron đã thu được trong những năm 1954-1957. Từ năm 1957, chương trình nghiên cứu tập trung vào việc thực hiện các nghiên cứu chính xác hơn về các yếu tố hình dạng nucleon. Công việc này vẫn đang được tiến hành.
MLA style: Robert Hofstadter – Biographical. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach 2025. Wed. 5 Feb 2025. <https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1961/hofstadter/biographical/>
