Từ 'bật tắt' tế bào não bằng ánh sáng đến 'bắt' hạt vũ trụ dưới băng Nam Cực

Chiều 15/10, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam tổ chức chương trình bài giảng đại chúng về ba công trình đoạt giải Nobel năm 2026 trong các lĩnh vực Vật lý, Hóa học và Y sinh.

Thông qua những câu chuyện nghiên cứu, các nhà khoa học Việt Nam đã giúp công chúng hiểu rõ hơn về những khám phá tưởng chừng xa vời nhưng có thể mở đường cho nhiều công nghệ trong tương lai.

Biến băng Nam Cực thành thiết bị quan sát vũ trụ

Làm thế nào để phát hiện những hạt cực nhỏ đến từ các thiên hà xa xôi, thậm chí có thể xuyên qua Trái Đất mà gần như không để lại dấu vết?

Câu trả lời nằm ở IceCube, đài quan sát neutrino khổng lồ được xây dựng sâu dưới lớp băng Nam Cực.

Công trình này mang về giải Nobel Vật lý 2026 cho Giáo sư Francis Halzen, Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ).

PGS.TS Nguyễn Anh Kỳ trình bày bài giảng "Tại sao là neutrino và IceCube?". Ảnh: HP

Trong bài giảng, PGS.TS Nguyễn Anh Kỳ (Viện Vật lý) giải thích, neutrino là những hạt cơ bản rất phổ biến trong vũ trụ nhưng cực kỳ khó phát hiện vì chúng hiếm khi tương tác với vật chất.

Để tìm ra chúng, các nhà khoa học đã biến khoảng một km³ băng Nam Cực thành một hệ thống dò tìm khổng lồ, bố trí hàng nghìn cảm biến ánh sáng ở độ sâu hàng nghìn mét.

Khi một neutrino tương tác với vật chất trong băng, nó có thể tạo ra các hạt mang điện phát ra ánh sáng đặc trưng. Các cảm biến ghi nhận tín hiệu này, giúp giới nghiên cứu lần theo dấu vết của neutrino.

Năm 2012, IceCube phát hiện hai neutrino năng lượng rất cao, được đặt biệt danh là "Bert" và "Ernie". Đến năm 2023, hệ thống tiếp tục lập bản đồ phát xạ neutrino năng lượng cao từ Dải Ngân Hà.

Điểm đột phá là con người không còn chỉ quan sát vũ trụ bằng ánh sáng hay sóng vô tuyến, mà có thêm một phương tiện để tìm hiểu những hiện tượng năng lượng cực lớn, kể cả ở các khu vực ánh sáng khó thoát ra ngoài.

Theo PGS.TS Nguyễn Anh Kỳ, các nhà khoa học Việt Nam cũng đã tham gia một số thí nghiệm vật lý hạt quốc tế, từng bước tiếp cận những hướng nghiên cứu hiện đại của thế giới.

Dùng ánh sáng để ‘bật, tắt’ tế bào thần kinh

Nếu IceCube giúp quan sát thế giới bên ngoài Trái Đất, giải Nobel Y sinh 2026 lại mở ra cách khám phá một trong những cấu trúc phức tạp nhất của con người: bộ não.

Ba nhà khoa học Peter Hegemann, Karl Deisseroth và Georg Nagel được vinh danh nhờ những khám phá đặt nền móng cho công nghệ quang di truyền học.

Công nghệ này cho phép các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng để kích hoạt hoặc ức chế hoạt động của những tế bào thần kinh được lựa chọn.

PGS.TS Phạm Hồng Dương trình bày bài giảng “Ánh sáng đi được bao xa trong chuỗi nhân quả của não bộ?”. ẢnhL HP

Trong bài giảng, PGS.TS Phạm Hồng Dương (Viện Khoa học vật liệu) lý giải, bằng cách đưa các protein nhạy sáng vào tế bào, nhà khoa học có thể khiến chúng phản ứng với những xung ánh sáng được kiểm soát.

Có thể hình dung ánh sáng như một chiếc công tắc, giúp các nhà nghiên cứu kiểm tra nhóm tế bào thần kinh nào tham gia điều khiển một hành vi, cảm xúc hoặc hoạt động của cơ thể.

Trước đây, việc quan sát một vùng não hoạt động chưa đủ để chứng minh vùng đó trực tiếp gây ra một hành vi. Quang di truyền học giúp các nhà khoa học tiến xa hơn bằng cách chủ động tác động vào tế bào và theo dõi kết quả.

Công nghệ này cũng mở ra hướng nghiên cứu phục hồi thị giác, trong đó các protein nhạy sáng được đưa vào những tế bào võng mạc còn sống.

Tuy nhiên, các nhà khoa học nhấn mạnh việc điều khiển một nhóm tế bào không đồng nghĩa với khả năng kiểm soát toàn bộ não bộ. Những ứng dụng điều trị vẫn cần tiếp tục được nghiên cứu và kiểm chứng.

Vì sao phân tử giống nhau có thể tạo ra tác dụng khác nhau?

Giải Nobel Hóa học 2026 được trao cho hai nhà khoa học Henri B. Kagan (Pháp) và Kenso Soai (Nhật Bản), với những khám phá về tính bất đối xứng và khả năng tự xúc tác trong phản ứng hóa học.

PGS.TS. Vũ Đình Hoàng trình bày bài giảng "Khi một chút bất đối xứng trở thành áp đảo”. Ảnh: HP

PGS.TS Vũ Đình Hoàng (Đại học Bách khoa Hà Nội) đã giải thích vấn đề này thông qua hình ảnh quen thuộc: hai bàn tay.

Bàn tay trái và bàn tay phải có hình dạng tương tự, là ảnh phản chiếu của nhau nhưng không thể chồng khít hoàn toàn. Nhiều phân tử cũng tồn tại dưới hai dạng như vậy.

Điều đáng chú ý là hai dạng phân tử có thể tương tác khác nhau với cơ thể sống. Vì thế, trong sản xuất dược phẩm, kiểm soát đúng dạng phân tử có ý nghĩa quan trọng.

Hai nhà khoa học đoạt Nobel đã góp phần giải thích cách một chênh lệch rất nhỏ giữa hai dạng phân tử có thể được khuếch đại mạnh mẽ trong phản ứng hóa học.

Đặc biệt, phản ứng tự xúc tác cho phép sản phẩm được tạo ra tiếp tục thúc đẩy quá trình hình thành thêm sản phẩm cùng dạng.

Những khám phá này mở rộng khả năng kiểm soát phản ứng hóa học, có ý nghĩa đối với nghiên cứu, phát triển dược phẩm, hương liệu và nhiều loại hóa chất.

GS.TS Trần Đại Lâm, Viện trưởng Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), đánh giá việc phổ biến các thành tựu khoa học hiện đại góp phần khơi dậy tinh thần khám phá và nâng cao nhận thức về vai trò của nghiên cứu cơ bản.