cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Giải Nobel Vật lý
Chất bán dẫn
Khi áp một thế điện cực lên các hệ cấu trúc không đồng nhất, người ta có thể tạo ra các màng ngược, trong đó các hạt tải điện chỉ chuyển động trong không gian hai chiều. Các màng như vậy lại hóa ra có các tính chất rất thú vị và kì lạ. Năm 1982, Klaus von Klitzing phát hiện ra hiệu ứng Hall lượng tử. Khi một từ trường mạnh đặt vuông góc với mặt phẳng của màng giả hai chiều, thì các điều kiện lượng tử lại không tăng một cách tuyến tính với sự tăng của từ trường mà lại tăng một cách nhảy bậc ở biên của mẫu. Điện trở Hall giữa các bậc này có giá trị h/ie2 trong đó i là các số nguyên tương ứng với các quỹ đạo điện tử bị lượng tử hóa. Hiệu ứng này cho phép có thể đo tỉ số giữa các hằng số cơ bản rất chính xác, nó có hệ quả quan trọng trong kĩ thuật đo lường, von Klitzing nhận giải Nobel vật lý năm 1985.
Một ngạc nhiên nữa đến ngay sau khi Daniel C. Tsui và Horst L. Störmer thực hiện các nghiên cứu kĩ hơn về hiệu ứng Hall lượng tử sử dụng các màng ngược trong các vật liệu siêu sạch. Trạng thái ổn định xuất hiện trong hiệu ứng Hall không chỉ đối với từ trường tương ứng với sự lấp đầy của các quỹ đạo bởi một, hai, ba v.v. giá trị điện tích của điện tử mà còn đối với các điện tích không nguyên! Điều này chỉ có thể được hiểu dựa vào một khái niệm về chất lỏng lượng tử mới mà ở đó chuyển động của các điện tử độc lập có điện tích e được thay thế bởi các kích thích trong một hệ nhiều hạt mà hệ này cư xử (trong một từ trường mạnh) như thể các điện tích có giá trị e/3, e/5,... tham gia vào. Robert B. Laughlin phát triển lý thuyết miêu tả trạng thái mới của vật chất này và chia giải Nobel vật lý năm 1998 với Tsui and Störmer.
Hiệu ứng Mossbauer
Đôi khi các phát hiện trong một lĩnh vực của vật lý lại hóa ra có các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực vật lý khác. Một ví dụ liên quan đến vật lý chất rắn đó là quan sát của Rudolf L. Mössbauer vào cuối những năm 1950. Hạt nhân của nguyên từ hấp thụ có thể bị kích thích cộng hưởng bởi các tia gamma phát ra từ các nguyên tử phát xạ được chọn một cách hợp lý khi các nguyên tử trong cả hai trường hợp được bắn ra sao cho sự giật lùi của chúng loại trừ nhau. Năng lượng bị lượng tử hóa của hạt nhân trong điện từ trượng nội của chất rắn đó có thể được xác định vì năng lượng đó tương ứng với các vị trí khác nhau của sự cộng hưởng mà sự cộng hưởng này rất sắc nét. Hiệu ứng Mössbauer này là cơ sở của phổ Mossbauer, nó trở nên quan trọng trong việc xác định cấu trúc điện từ của nhiều vật liệu và Mössbauer nhận một nửa giải Nobel vật lý năm 1961 cùng với R. Hofstadter.
Vật lý và kỹ thuật
Giải Nobel 1912 đã được trao cho Nils Gustaf Dalén cho phát minh về van mặt trời tự động được dùng rộng rãi trong các cột mốc và phao trong ngành hàng hải. Phát minh đó dựa trên sự khác nhau về bức xạ nhiệt từ các vật có độ phản xạ ánh sáng khác nhau. Hiệu ứng này được dùng để ngắt nguồn cấp khí tự động vào ban ngày và làm giảm nhiều nhu cầu bảo dưỡng trên biển.
Khoảng đầu thế kỉ 20, Gabriel Lippmann đã phát triển một phương pháp chụp ảnh màu sử dụng hiệu ứng giao thoa ánh sáng. Phương pháp của Lippmann mất nhiều thời gian phơi sáng. Sau này phương pháp đó bị thay thế bởi các kĩ thuật nhiếp ảnh khác nhưng nó lại có nhiều ứng dụng trong kĩ thuật tạo ảnh ba chiều chất lượng cao.
Trong hiển vi quang học, Frits Zernike cho thấy rằng thậm chí các vật hấp thụ bức xạ rất yếu (trong suốt khi nhìn bằng mắt thường) có thể nhìn thấy được nếu chúng tạo thành từ những vùng có hệ số khúc xạ ánh sáng khác nhau. Trong kính hiển vi nhạy pha của Zernike, người ta có thể phân biệt các vệt sáng có pha bị thay đổi khi đi qua các vùng không đồng nhất. Kính hiển vi loại này có tầm quan trọng đặc biệt trong việc quan sát các mẫu sinh học. Zernike nhận giải Nobel vật lý năm 1953. Vào những năm 1940, Dennis Gabor đề ra nguyên lý ảnh ba chiều. Ông tiên đoán rằng nếu tia sáng tới có thể giao thoa với tia phản xạ từ một mảng hai chiều thì có thể tạo được một ảnh ba chiều của vật thể. Tuy vậy, việc thực hiện ý tưởng này phải đợi đến khi laser được phát hiện. Laser có thể cung cấp ánh sáng cố kết cần thiết cho quan sát hiện tượng giao thoa nói ở trên. Gabor nhận giải Nobel năm 1971.
Hiển vi điện tử có ảnh hưởng sâu rộng trên nhiều lĩnh vực khoa học tự nhiên. Ngay sau khi C. J. Davisson và G. P. Thomson phát hiện ra bản chất sóng của điện tử, người ta nhận thấy rằng bước sóng ngắn của điện tử năng lượng cao có thể làm tăng độ phân giải so với hiển vi quang học. Ernst Ruska tiến hành các nghiên cứu cơ bản về quang điện tử và thiết kế kính hiển vi điện tử truyền qua đầu tiên hoạt động vào những năm đầu của thập niên 1930. Ruska nhận một nửa giải Nobel vật lý vào năm 1986, nửa giải còn lại được chia đều cho Gerd Binnig và Heinrich Rohrer, hai người đã phát triển một phương pháp khác hẳn để thu được các bức ảnh với độ phân giải cực cao. Phương pháp của họ được ứng dụng trong nghiên cứu về mặt chất rắn và dựa trên hiệu ứng đường ngầm của các điện tử. Các điện tử của các nguyên tử ở một đầu kim loại rất nhọn có thể chui sang các nguyên tử trên bề mặt chất rắn khi đầu nhọn kim loại đó được di chuyển đến rất gần bề mặt (khoảng 1 nm). Bằng cách giữ cho dòng điện tử chui ngầm đó cố định và di chuyển đầu nhọn theo bề mặt chất rắn, người ta có thể có được bức ảnh ba chiều của bề mặt chất rắn cần nghiên cứu. Bằng phương pháp này, ta có thể nhìn thấy từng nguyên tử trên bề mặt.
Viễn thông là một trong những thành tựu kĩ thuật vĩ đại của thế kỉ 20. Vào những năm 1890, Guglielmo Marconi đã làm thí nghiệm với sóng điện từ của Heinrich Rudolf Hertz mới được phát hiện vào lúc đó. Ông là người đầu tiên liên lạc một trong những trạm phát sóng trên mặt đất với một ăng ten đặt trên cao có vai trò tương tự như một trạm thu sóng. Trong khi các thí nghiệm đầu tiên của Hertz được tiến hành trong phạm vi phòng thí nghiệm thì Marconi đã mở rộng khoảng cách truyền tín hiệu đến vài km. Carl Ferdinand Braun đưa mạch cộng hưởng vào các máy phát dao động của Hertz. Độ hòa âm và khả năng tạo các dao động mạnh không bị chặn làm tăng dải truyền sóng, vào năm 1901 Marconi đã thành công trong việc thu phát sóng vô tuyết vượt Đại Tây Dương. Marconi và Braun cùng nhận giải Nobel vật lý năm 1909. Vào thời điểm này, người ta vẫn không hiểu làm thế nào mà sóng vô tuyến có thể truyền với những khoảng cách xa. Sir Edward V. Appleton đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng một giả thiết trước đó của Oliver Heaviside và Arthur Edwin Kennelly cho rằng sóng vô tuyến bị phản xạ giữa các lớp không khí có độ dẫn khác nhau trong khí quyển là đúng. Appleton đã đo giao thoa của sóng trực tiếp và sóng phản xạ với các bước sóng khác nhau và có thể xác định độ cao của các lớp Heaviside, hơn nữa ông còn tìm ra một lớp nữa cao hơn lớp Heaviside gọi là các lớp Appleton. Appleton nhận giải Nobel vật lý năm 1947.
Các tiến bộ trong vật lý hạt nhân và vật lý hạt phụ thuộc rất nhiều vào kĩ thuật cao (và đôi khi lại thúc đẩy kĩ thuật phát triển). Điều này được minh họa bằng các công trình của John Cockcroft và Ernest Walton cho việc phát triển máy gia tốc tĩnh điện tuyến tính và các công trình của Ernest Lawrence cho phát triển cyclotron tĩnh điện tuyến tính. Việc ghi nhận các hạt năng lượng cao cũng là một thử thách kĩ thuật, thành công trong vấn đề đó đã được ghi nhận bằng vài giải Nobel.
Giải Nobel vật lý năm 1958 được chia cho Pavel A. Cherenkov, Il'jia Frank và Igor Y. Tamm cho các phát hiện và giải thích của họ về hiệu ứng Cherenkov. Đó là sự phát xạ ánh sáng trong một nón có góc mở đặc biệt xung quanh hướng của hạt mang điện, khi vận tốc của nó vượt vận tốc ánh sáng trong môi trường mà nó chuyển động. Vì góc nón này có thể được sử dụng để xác định vận tốc của hạt, công trình của các nhà vật lý này nhanh chóng trở thành cơ sở cho sự phát triển các đầu thu rất hiệu quả.
Việc nhìn thấy đường đi của các hạt trong các phản ứng là cần thiết để giải thích các sự kiện xảy ra khi năng lượng cao. Các thí nghiệm ban đầu với năng lượng tương đối thấp sử dụng các vết để lại trên giấy ảnh. Charles T. R. Wilson đã phát triển một buồng, trong đó các hạt có thể nhìn thấy vì chúng để lại các vết do ion hóa khí. Trong buồng Wilson, khí có thể giãn nở rất nhanh, điều này làm giảm nhiệt độ và dẫn đến hóa đặc hơi xung quanh các điểm bị ion hóa, các hạt này có thể nhìn thấy khi chiếu sáng mạnh. Wilson nhận nửa giải Nobel vật lý năm 1927 với Arthur H. Compton.
Các bước tiến tiếp theo trên cùng hướng nghiên cứu nói trên đã được thực hiện khi Donald A. Glaser phát minh ra buồng bọt. Vào những năm 1950, các máy gia tốc đã đạt năng lượng từ 20 – 30 tỉ eV và các phương pháp thu hạt trước đó không còn phù hợp nữa; độ dài của các vết khí đã quá dài đối với buồng Wilson. Các hạt nhân nguyên tử trong buồng bọt (thường chứa hiđrô lỏng) được dùng như các cái bia, và vết do hạt tạo thành có thể được theo dõi. Tại nhiệt độ hoạt động, chất lỏng bị quá nóng và bất kì một hiện tượng gián đoạn nào, như vùng ion hóa, ngay lập tức hình thành các bọt nhỏ. Luis W. Alvarez đã tiến hành các cải tiến quan trọng đặc biệt là các cải tiến liên quan đến kĩ thuật ghi và phân tích dữ liệu. Công trình của ông đã đóng góp vào việc mở rộng số các hạt cơ bản, đặc biệt là các "cộng hưởng", cái sau này được hiểu là các trạng thái kích thích của các hệ gồm các quark và gluon. Glaser nhận giải Nobel vật lý năm 1960 và Alvarez năm 1968. Bước phát triển mới nhất về đầu thu các hạt này được nhìn nhận bằng một giải Nobel (1992) là công trình của Georges Charpak. Ông đã nghiên cứu chi tiết quá trình ion hóa trong chất khí và đã sáng tạo ra buồng dây, một đầu thu chứa khí trong đó các dây được bố trí dày đặc để thu các tín hiệu điện gần các điểm ion hóa, nhờ đó có thể quan sát được đường đi của hạt. Buồng dây và các biến thể của nó, buồng chiếu thời gian và một số tổ hợp tạo thành từ buồng dây/phát xung ánh sáng/Cherenkov tạo thành các hệ thống phức tạp cho phép tiến hành các nghiên cứu chọn lọc cho các hiện tượng cực hiếm (như việc hình thành các quark nặng), tín hiệu của các hiện tượng này thường bị lẫn trong các nền nhiễu mạnh của các tín hiệu khác.
Giải Nobel đầu tiên của thiên niên kỉ mới (2000) được trao cho Jack S. Kilby vì các thành tựu đặt nền tảng cho công nghệ thông tin hiện nay. Vào năm 1958, ông đã chế tạo mạch tích hợp đầu tiên mà trong đó các chi tiết điện tử được xây dựng trong một thực thể duy nhất tạo thành từ vật liệu bán dẫn, sau này gọi là các chip. Điều này mở ra con đường thu nhỏ kích thước và sản xuất hàng loạt các mạch điện tử. Kết hợp với việc phát triển các linh kiện dựa trên các cấu trúc không đồng nhất miêu tả trước đây (nhờ đó mà Alferov và Kroemer được nhận một nửa giải Nobel), mạch tích hợp dẫn đến cuộc cách mạng công nghệ thông tin đã thay đổi rất nhiều xã hội của chúng ta ngày nay.
Ngoài lề
nhỏ|phải|Nhà Vật lý Philipp Lenard Philipp Lenard, người được trao Giải Nobel Vật lý năm 1905 sau đó đã trở thành cố vấn cho Adolf Hitler trong cương vị người đứng đầu ngành Vật lý "của người Aryan", ông này đã góp phần truyền bá tư tưởng phân biệt chủng tộc trong khoa học và coi thuyết tương đối của Albert Einstein chỉ là trò lừa bịp và không đáng được trao giải Nobel, vì vậy năm 1921, Einstein chỉ được nhận Giải Nobel vì những đóng góp trong giải thích hiện tượng quang điện chứ không phải vì thuyết tương đối vốn nổi tiếng hơn nhiều. Johannes Stark, một nhà Vật lý Đức gốc Bavaria được trao giải Nobel năm 1919, sau này cũng đóng vai trò quan trọng trong cuộc vận động chống "nền Vật lý Do Thái" của Đức Quốc xã.
Triệu Trung Nghiêu khi là một nghiên cứu sinh ở Caltech năm 1930 đã lần đầu tiên dò được positron thông qua phản ứng hủy cặp electron-positron, tuy vậy ông đã không nhận ra bản chất của thí nghiệm này. Sau đó Carl D. Anderson đã được trao Giải Nobel Vật lý năm 1936 nhờ việc phát hiện ra positron khi sử dụng cùng một nguồn đồng vị (thorium carbide, ThC) như Triệu. Mãi về sau, Anderson mới thừa nhận rằng thí nghiệm của Triệu Trung Nghiêu đã giúp ông tìm ra positron. Tuy vậy Triệu chết năm 1998 mà không bao giờ được nhận giải Nobel vì đóng góp của mình.
Mặc dù nhà Vật lý người Brasil César Lattes là nhà nghiên cứu và tác giả chính của bài báo lịch sử trên tờ Nature về việc mô tả hạt cơ bản pion, Giải Nobel Vật lý năm 1950 lại chỉ được trao cho giám đốc phòng thí nghiệm của Lattes là Cecil Powell. Có điều này là do đến tận thập niên 1960, Ủy ban Giải Nobel thường chỉ xét giải cho người đứng đầu nhóm nghiên cứu hoặc phòng thí nghiệm.
Đọc thêm
Thể loại:Giải Nobel Vật lý Vật lý Thể loại:Giải thưởng vật lý Thể loại:Người đoạt giải Nobel Vật lý Thể loại:Giải thưởng của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển
Premmio Nobel p%27%27a físeca
Nguyễn Hữu Việt
Nguyễn Hữu Việt (1 tháng 10, 1988 – 25 tháng 3, 2022) sinh ra và lớn lên tại Hải Phòng, anh là một vận động viên xuất sắc nhất của bơi lội Việt Nam trước thế hệ Hoàng Quý Phước. Anh còn được giới truyền thông và người hâm mộ nước nhà gọi là Hoàng tử ếch do những thành tích xuất sắc mà anh giành được ở nội dung bơi ếch sở trường của mình.
Sự nghiệp
Tháng 1 năm 1998, Nguyễn Hữu Việt chính thức được tuyển vào Trường Nghiệp vụ thể dục thể thao của Hải Phòng.
Tháng 6 năm 2002, Sở Thể dục thể thao Hải Phòng tự đầu tư cho Hữu Việt tập huấn ở Quảng Tây (Trung Quốc), nhằm tập trung vào kiểu bơi ếch sở trường của Việt.
Tháng 6 năm 2003, chuyên gia Hoàng Quốc Huy chính thức 1 kèm 1 cho Nguyễn Hữu Việt ở Trung Quốc. Đến tháng 10 năm 2003, tại giải vô địch quốc gia, Hữu Việt đã đoạt HCV 100m ếch (1'0750), giành suất tham dự SEA Games lần thứ 22 từ tay Trần Xuân Hiền (VĐV đã đoạt HCB SEA Games lần thứ 21 cũng ở cự ly 100m ếch). Tại SEA Games năm đó, Hữu Việt đã giành được tấm huy chương khu vực đầu tiên trong sự nghiệp của mình (tấm HCĐ với thành tích 1'0494). Sau SEA Games, Sở Thể dục thể thao Hải Phòng tiếp tục tập trung kinh phí cho Hữu Việt tập huấn dài hạn ở Trung Quốc, mục đích là để nâng cao thành tích của Việt và có thể tranh chấp HCV 100m ếch tại SEA Games lần thứ 23.
SEA Games lần thứ 23 (tháng 12/2005) tại Philippines, Nguyễn Hữu Việt lần đầu lên ngôi khu vực ở 100m ếch với thành tích 1'0380. Nếu tính từ lúc VĐV bơi lội Phan Kế Nhơn đoạt HCV 100m ếch nam ở SEAP Games vào năm 1959 thì phải trải qua 46 năm bơi lội Việt Nam mới có 1 chiếc HCV Đông Nam Á của Hữu Việt. Nhờ vậy, cuối năm 2005, Hữu Việt đã lần đầu tiên đứng thứ nhất trong cuộc bầu chọn 10 VĐV tiêu biểu toàn quốc. Thành tích của Việt thực sự có ý nghĩa bước ngoặt đối với bơi lội Việt Nam bởi đây là một trong những môn thể thao cơ bản tại các kỳ Thế vận hội và hơn nữa bơi lội Việt Nam đã phải chờ đợi gần nửa thế kỷ mới lại giành được 1 tấm HCV khu vực.
Sau SEA Games 23, Hữu Việt mới nhận được sự quan tâm đúng mức và đầu tư kinh phí từ lãnh đạo thể thao trung ương. Từ tháng 1/2007, huấn luyện viên đội tuyển quốc gia Đặng Anh Tuấn dẫn dắt Việt tập huấn ở Côn Minh (Quảng Tây). Tại SEA Games 24 ở Thái Lan cuối năm 2007, Hữu Việt đã bảo vệ thành công ngôi vô địch khi vượt qua thành tích của chính anh ở SEA Games 23 với 7 (1'0373).
Chuẩn bị cho SEA Games 25 tại Lào, đầu năm 2009, thầy trò Đặng Anh Tuấn và Nguyễn Hữu Việt lại lên đường sang Côn Minh với kinh phí Nhà nước đầu tư cao hơn. Quá trình nỗ lực không ngừng của cả thầy và trò đã cụ thể hóa bằng những thành tích liên tục được cải thiện của Hữu Việt ở cự ly 100m ếch thế mạnh của anh. Và tại SEA Games 25 (cuối năm 2009), Nguyễn Hữu Việt đã đi vào lịch sử thể thao Đông Nam Á trên đường đua xanh khi lập kỷ lục mới của SEA Games với thành tích 1'0160 ở cự ly 100m ếch sở trường.
Qua đời
Tối ngày 24 tháng 3 năm 2022, trong khuôn khổ vòng loại World Cup 2022, Nguyễn Hữu Việt đã có mặt tại sân Mỹ Đình theo dõi trận đấu giữa Việt Nam và Oman. Tuy nhiên, ngay sáng hôm sau, tức ngày 25 tháng 3 năm 2022, Hữu Việt đột ngột qua đời ở tuổi 34. Anh bị tái phát bệnh hen suyễn mãn tính trong lúc đi tắm, gia đình không kịp cấp cứu.
Liên kết ngoài
Thể loại:Vận động viên bơi lội Việt Nam Thể loại:Vận động viên người Hải Phòng Thể loại:Người Thủy Nguyên Thể loại:Người Hải Phòng Thể loại:Sinh năm 1988 Thể loại:Mất năm 2022 Thể loại:Vận động viên Việt Nam tham gia Thế vận hội Thể loại:Người họ Nguyễn tại Việt Nam
Kaga (tàu sân bay Nhật)
Kaga (tiếng Nhật: 加賀, Gia Hạ) là một tàu sân bay của Hải quân Đế quốc Nhật Bản trong Chiến tranh Thế giới thứ hai; là chiếc tàu sân bay thứ ba của Hải quân Nhật được đưa vào hoạt động, với tên được đặt theo tỉnh Kaga cũ trước đây, nay thuộc tỉnh Ishikawa. Thoạt tiên được dự định như một trong hai thiết giáp hạm thuộc lớp Tosa, Kaga được cải biến thành một tàu sân bay theo những điều khoản của Hiệp ước Hải quân Washington để thay thế cho chiếc tàu chiến-tuần dương Amagi vốn đã bị hư hại trong trận động đất Kantō 1923. Kaga được tái cấu trúc vào những năm 1933–1935 nhằm gia tăng tốc độ, cải tiến hệ thống thoát khí và nâng cấp sàn cất-hạ cánh để mang được những máy bay hiện đại lớn và nặng hơn.
Kaga có vai trò nổi bật trong việc phát triển học thuyết lực lượng tấn công tàu sân bay của Hải quân Đế quốc Nhật Bản, trong đó tập hợp các tàu sân bay lại để có một sức mạnh không lực tập trung. Là một khái niệm chiến lược mang tính cách mạng vào lúc đó, việc triển khai học thuyết này đã giúp Nhật Bản đạt được những mục tiêu chiến lược trong sáu tháng đầu tiên của cuộc chiến tranh Thái Bình Dương.
Máy bay của Kaga thoạt tiên đã hỗ trợ cho lực lượng Nhật Bản tại Trung Quốc trong Sự kiện Thượng Hải năm 1932, rồi tham gia cuộc Chiến tranh Trung-Nhật vào cuối những năm 1930. Cùng các tàu sân bay khác, nó tham gia vào cuộc tấn công Trân Châu Cảng vào tháng 12 năm 1941 và chiếm đóng Rabaul ở khu vực Tây Nam Thái Bình Dương vào tháng 1 năm 1942. Sang tháng tiếp theo, máy bay của nó đã ném bom Darwin thuộc Australia giúp hỗ trợ cho việc chiếm đóng Đông Ấn thuộc Hà Lan. Kaga lỡ mất cuộc không kích Ấn Độ Dương vào tháng 4 vì phải quay về Nhật Bản sửa chữa những hư hại do tai nạn va phải một rặng san hô vào tháng 2 trước đó.
Thiết kế và chế tạo
Kaga được đặt lườn như một trong số hai thiết giáp hạm nhanh thuộc lớp Tosa, và được hạ thủy vào ngày 17 tháng 11 năm 1921 tại xưởng đóng tàu của hãng Kawasaki Heavy Industries ở Kobe. Đến ngày 5 tháng 2 năm 1922, trong khi chờ đợi hoàn thiện, cả hai chiếc thiết giáp hạm lớp Tosa bị hủy bỏ và được chỉ định cho tháo dỡ theo những điều khoản của Hiệp ước Hải quân Washington.
Tuy nhiên, Hiệp ước cho phép cải biến lườn của hai thiết giáp hạm hay tàu chiến-tuần dương với trọng lượng choán nước tiêu chuẩn cho đến 33000 LT trở thành tàu sân bay. Ban đầu, hai chiếc Amagi và Akagi chưa hoàn tất thuộc lớp tàu chiến-tuần dương Amagi được chọn để hoán cải, nhưng trận động đất lớn Kantō (Quan Đông đại chấn tai) ngày 1 tháng 9 năm 1923 đã phá hủy sườn chiếc Amagi đến mức không thể sửa chữa một cách kinh tế, vì vậy Kaga được chọn để thay thế. Quyết định chính thức cải biến Kaga thành tàu sân bay được công bố vào ngày 13 tháng 12 năm 1923, nhưng công việc đã không tiến hành cho đến năm 1925, sau khi bản vẽ mới được thảo ra cũng như những hư hại của Xưởng hải quân Yokosuka do động đất được sửa chữa. Nó được chính thức đưa ra hoạt động vào ngày 31 tháng 3 năm 1928, nhưng chỉ có ý nghĩa bắt đầu công việc chạy thử máy. Nó gia nhập Hạm đội Liên hợp (Rengo kantai) vào ngày 30 tháng 11 năm 1929 như là chiếc tàu sân bay thứ ba của Hải quân Nhật, sau các chiếc Hōshō (1922) và Akagi (1927).
Kaga được hoàn tất với chiều dài chung 238,5 m. Nó có mạn thuyền rộng 31,67 m và độ sâu mớn nước 7,92 m khi đầy tải. Con tàu có trọng lượng choán nước 26900 LT ở tải trọng tiêu chuẩn và 33693 LT khi đầy tải, nhẹ hơn gần 6000 LT so với trọng lượng thiết kế như một thiết giáp hạm. Thủy thủ đoàn đầy đủ của nó gồm 1.340 thành viên.
Sự bố trí sàn cất-hạ cánh
nhỏ|trái|Kaga khi hoàn tất, cho thấy rõ cả ba sàn cất-hạ cánh Giống như Akagi, Kaga được hoàn tất với ba sàn cất-hạ cánh xếp thượng tầng, là những tàu sân bay duy nhất trên thế giới được thiết kế như vậy. Các tàu sân bay Anh Quốc Glorious, Courageous và Furious, nguyên được cải biến từ những "tàu tuần dương nhẹ lớn", mỗi chiếc có hai sàn cất-hạ cánh, nhưng không có chứng cứ gì là người Nhật đã sao chép kiểu mẫu của người Anh. Rất có thể đây là sự cải tiến mang tính hội tụ những biện pháp nhằm phóng lên càng nhiều máy bay càng tốt. Sàn đáp chính của Kaga dài 171,2 m; sàn giữa chỉ dài 15 m và bắt đầu ngay phía trước cầu tàu; và sàn dưới dài khoảng 55 m. Nghi vấn đặt ra về sự tiện dụng của sàn giữa bởi vì nó quá ngắn và chỉ cho phép một số máy bay tải trọng nhẹ mới có thể sử dụng được, ngay cả vào thời đại mà máy bay nhỏ và nhẹ hơn nhiều so với thời Thế Chiến II. Ở bất kỳ tốc độ nào, sự tiến triển về tính năng, kích cỡ và trọng lượng máy bay trong những năm 1930 khiến cho ngay cả sàn cất cánh dưới cũng không đảm đương chiều dài lăn bánh cất cánh cần cho thế hệ máy bay mới được đưa vào sử dụng; vì thế hai sàn cất cánh bên dưới được tháo bỏ và bít kín khi nó được hiện đại hóa giữa những năm 1930. Khác biệt so với Akagi, sàn đáp phía trên của Kaga hoàn toàn phẳng cho đến khi nó được bổ sung một tháp chỉ huy vào giai đoạn được hiện đại hóa.
Khi hoàn tất, con tàu có hai hầm chứa máy bay (hangar) chính và một hầm phụ thứ ba, có thể chứa tổng cộng 60 máy bay. Hai hầm chính mở ra vào sàn cất cánh giữa và sàn cất cánh dưới, cho phép máy bay cất cánh trực tiếp từ hầm chứa, trong khi hoạt động hạ cánh diễn ra ở sàn trên. Máy phóng không được trang bị. Thang nâng máy bay phía trước được đặt lệnh sang mạn phải và có kích thước 10,67 x; thang nâng phía sau đặt trên trục giữa và có kích thước 12,8 x. Hệ thống dây hãm của nó là kiểu dọc do người Pháp phát triển để sử dụng trên tàu sân bay Béarn của họ; được người Nhật đặt tên là Kiểu Fju (Fju shiki) trong kỹ thuật.
Khi hoàn tất, Kaga mang theo một phi đoàn bao gồm 28 máy bay ném bom-ngư lôi Mitsubishi B1M3, 16 máy bay tiêm kích Nakajima A1N và 16 máy bay tuần tiễu Mitsubishi 2MR.
Vũ khí và vỏ giáp
nhỏ|phải|Kaga đang được trang bị hoàn tất, năm [[1928. Góc nhìn từ phía sau cho thấy ống khói dài mở rộng về phía sau bên dưới sàn đáp và ba khẩu pháo 8 in trên các tháp pháo ụ.]] Kaga được trang bị mười khẩu pháo 20 cm/50 caliber, gồm hai tháp pháo nòng đôi kiểu B đặt hai bên sàn cất cánh giữa và số còn lại gồm sáu khẩu trong các tháp pháo ụ phía sau. Chúng bắn ra đạn pháo nặng 110 kg với tốc độ 3 đến 6 phát mỗi phút, với lưu tốc đầu đạn 870 m/s; ở góc nâng 25°, chúng cho phép đạt tầm xa tối đa 22600 - 24000 m. Các tháp pháo kiểu B này trên danh nghĩa có thể nâng cho đến góc 70° để cung cấp hỏa lực phòng không bổ sung, nhưng trong thực tế góc nâng tối đa chỉ đạt được 55°. Tốc độ bắn chậm và góc nạp đạn cố định ở 5° làm triệt tiêu mọi khả năng phòng không. Dàn hỏa lực hạng nặng này được bố trí trong trường hợp nó bị tấn công bất ngờ bởi tàu tuần dương đối phương và bị buộc phải tham chiến; nhưng sàn cất-hạ cánh lớn và mong manh, hầm chứa máy bay và cấu trúc thượng tầng làm cho nó trở thành một mục tiêu nổi bật hơn mọi tàu chiến trong các cuộc đụng độ mặt biển. Học thuyết về tàu sân bay vẫn còn đang được phát triển vào lúc đó, và người ta chưa nhận thức được sự phi thực tế của việc đấu pháo tay đôi của tàu sân bay.
Con tàu cũng trang bị vũ khí dành riêng phòng không gồm sáu khẩu 12 cm/45 caliber nòng đôi, bố trí mỗi bên mạn ba khẩu đội trên những bệ nhô bên dưới mức các ống khói, nơi chúng không thể bắn chéo qua mạn của sàn đáp. Các khẩu pháo này bắn ra đạn pháo nặng 20,3 kg với lưu tốc đầu đạn 825 - 830 m/s; ở góc nâng 45° chúng cho phép đạt tầm xa tối đa 16000 m, và có được trần bắn tối đa 10000 m ở góc nâng 75°. Tốc độ bắn hiệu quả của kiểu vũ khí này là từ 6 đến 8 phát mỗi phút. Nó còn có hai bộ kiểm soát hỏa lực Kiểu 89 để điều khiển các khẩu pháo 20 cm và hai bộ kiểm soát hỏa lực Kiểu 91 (Kōshaki) vận hành bằng tay dành cho các khẩu pháo phòng không 12 cm.
Động lực
Khi Kaga được thiết kế, vấn đề xử lý ảnh hưởng khí nóng thoát ra đối với hoạt động không lực của tàu sân bay vẫn chưa được giải quyết. Các ống khói xoay tròn trên chiếc Hōshō đã không thành công, và những thử nghiệm trong hầm gió không đề xuất được giải pháp nào. Vì vậy Kaga và Akagi được cung cấp những giải pháp khác nhau để đánh giá trong điều kiện hoạt động thực tế. Khí thải của Kaga được góp vào một cặp ống dẫn dài đặt ngang để thải ra phía sau hai bên sàn đáp, cho dù đã có sự dự đoán của các nhà thiết kế hải quân tiếng tăm rằng chúng không thể đẩy hơi nóng ra cách xa sàn đáp. Sự dự báo này đã tỏ ra chính xác, không chỉ vì Kaga chậm hơn Akagi khiến hơi nóng bốc lên cao và ảnh hưởng đến hoạt động hoạt cánh. Một khuyết điểm khác là sức nóng của khí thải khiến cho chỗ nghỉ của thủy thủ đoàn hai bên lườn tàu cạnh ống khói hầu như không thể ở được.
Kaga được hoàn tất với bốn bộ turbine hơi nước Kawasaki Brown-Curtis, mỗi bộ dẫn động một trục chân vịt, tạo ra tổng công suất 91000 shp. Khi được thiết kế như một thiết giáp hạm, nó được hy vọng sẽ đạt tốc độ tối đa 26,5 kn, nhưng việc giảm trọng lượng choán nước từ 39900 LT xuống còn 33693 LT đã giúp gia tăng tốc độ tối đa lên 27,5 kn, vốn đã đạt được khi chạy thử máy vào ngày 15 tháng 9 năm 1928. Nó có 12 nồi hơi Kampon Kiểu B (Ro) với áp suất hoạt động 20 kg/cm2, trong đó chỉ có 8 nồi hơi được đốt dầu, và 4 chiếc còn lại đốt hỗn hợp dầu và than. Trữ lượng nhiên liệu của nó bao gồm 8000 LT dầu và 1700 LT than, cho phép nó tầm hoạt động 8000 nmi ở tốc độ đường trường 14 kn.
Các phục vụ ban đầu – Phát triển học thuyết tàu sân bay
nhỏ|phải|Kaga đang tiến hành các hoạt động không lực vào năm [[1930. Những máy bay ném bom-ngư lôi Mitsubishi B1M trên sàn đáp chuẩn bị cất cánh. Máy bay tiêm kích Nakajima A1N Kiểu 3 đang đậu trong hầm phía trước.]] Vào ngày 1 tháng 12 năm 1931 Kaga đảm trách vai trò soái hạm của Hàng không chiến đội 1 dưới quyền chỉ huy của Chuẩn đô đốc Takayoshi Katō. Cùng với tàu sân bay Hōshō, Hải đội 1 lên đường vào ngày 29 tháng 1 năm 1932 hướng đến vùng biển Trung Quốc để hỗ trợ cho các đơn vị Lục quân Nhật Bản trong vụ Sự kiện Thượng Hải trong thành phần Hạm đội 3. Những chiếc B1M3 do Kaga và Hōshō mang theo là kiểu máy bay ném bom chính sử dụng trong cuộc xung đột ngắn tại Thượng Hải.
Máy bay của Kaga, hoạt động từ cả hai tàu sân bay và một căn cứ tạm thời tại sân bay Kunda ở Thượng Hải, đã thực hiện các phi vụ hỗ trợ cho các đơn vị mặt đất của Lục quân trong suốt tháng 2 năm 1932. Trong một phi vụ như thế, ba máy bay tiêm kích Nakajima A1N2 của Kaga, bao gồm một chiếc do phi công ách tương lai Toshio Kuroiwa điều khiển trong một phi vụ hộ tống ba máy bay ném bom-ngư lôi Mitsubishi B1M3, đã ghi được chiến công không chiến đầu tiên của Hải quân Nhật vào ngày 22 tháng 2, khi họ bắn rơi một máy bay Boeing P-12 do một phi công tình nguyện Hoa Kỳ điều khiển. Sau khi có tuyên bố đình chiến vào ngày 3 tháng 3, Kaga quay trở về vùng biển nhà tiếp nối các hoạt động huấn luyện hạm đội cùng các đơn vị còn lại của Hạm đội Liên Hợp.
Vào lúc này, học thuyết hoạt động tàu sân bay của Hải quân Đế quốc Nhật Bản vẫn còn trong những giai đoạn đầu. Kaga cùng các tàu sân bay khác thoạt tiên được giao vai trò như những lực lượng chiến thuật hỗ trợ cho các thiết giáp hạm của hạm đội trong học thuyết của một "trận chiến quyết định" (Kantai Kessen). Trong vai trò này, máy bay của Kaga sẽ tấn công thiết giáp hạm đối phương bằng bom và ngư lôi. Các cuộc không kích nhắm vào tàu sân bay đối phương sau này (bắt đầu vào khoảng 1932–1933) được xem là có tầm quan trọng tương đương, với mục đích đạt được ưu thế trên không vào những giai đoạn đầu của trận chiến. Yếu tố cần thiết trong chiến lược này là tàu sân bay Nhật Bản phải có khả năng tấn công trước với đòn không kích phủ đầu áp đảo. Trong các cuộc thực tập chiến thuật hạm đội, các tàu sân bay bắt đầu hoạt động chung với nhau phía trước hoặc trong hàng chiến trận chính. Chiến lược mới nhấn mạnh đến tốc độ tối đa của cả tàu sân bay lẫn máy bay mà chúng mang theo, cũng như máy bay lớn hơn với tầm hoạt động xa hơn. Do đó đòi hỏi phải có sàn đáp dài hơn trên tàu sân bay để mang được những máy bay mới nặng hơn đang được đưa vào hoạt động.
Kaga nhanh chóng bị đánh giá thấp hơn Akagi do tốc độ chậm hơn, sàn đáp nhỏ (ngắn hơn 64 ft) và cách sắp xếp hệ thống thoát khí có vấn đề. Do những hạn chế rõ rệt của Kaga, nó được ưu tiên hơn Akagi trong quá trình hiện đại hóa. Kaga được đưa về lực lượng dự bị vào ngày 20 tháng 10 năm 1933 để bắt đầu một đợt tái cấu trúc lớn thứ hai, vốn chính thức bắt đầu vào ngày 25 tháng 6 năm 1934.
Tái cấu trúc
nhỏ|upright=1.6|Kaga sau khi được tái cấu trúc, cho thấy sàn đáp mới kéo dài suốt [[chiều dài trên một lườn thiết giáp hạm mở rộng.]] Trong đợt tái cấu trúc lớn thứ hai, hai sàn cất cánh bên dưới của Kaga được cải biến thành hầm chứa máy bay, và cùng với sàn đáp bên trên, được kéo dài ra đến tận mũi. Điều này đã làm gia tăng chiều dài sàn cất-hạ cánh lên 248,55 m và tăng số lượng máy bay mang theo lên 90 chiếc (gồm 72 chiếc hoạt động và 18 chiếc dự trữ). Một thang nâng máy bay thứ ba phía trước, kích thước 11,5 x, được bổ sung để phục vụ cho các hầm chứa máy bay được mở rộng. Thang nâng dành cho bom và ngư lôi được cải tiến để đưa đạn dược đến tận sàn đáp. Hệ thống dây hãm của nó được thay thế bằng một hệ thống Kiểu 1 do Nhật thiết kế. Một đảo cấu trúc thượng tầng nhỏ bên mạn phải cũng được trang bị.
Hệ thống động lực của nó được thay thế hoàn toàn mới cũng như các chân vịt, đã giúp tăng công suất từ 91000 shp lên 127400 shp khi chạy thử máy. Mỗi bộ turbine Kampon hộp số đa tầng được trang bị bao gồm một turbine áp suất cao, một turbine áp suất thấp và một turbine đường trường, được kết nối vào một trục duy nhất. Các nồi hơi cũ được thay thế bằng tám nồi hơi cải tiến Kampon Kiểu B (Ro) đốt dầu với áp suất hoạt động 22 kg/cm2 ở nhiệt độ 300 °C. Lườn tàu được kéo dài thêm 10,3 m ở phía đuôi để giảm sức cản, và nó được bổ sung một bầu chống ngư lôi nữa bên trên đai giáp hông ngang với phần trên của bầu hiện hữu, giúp làm tăng chiều ngang mạn tàu và hạ thấp trọng tâm; đây là kết quả từ những bài học thu được sau sự cố Tomozuru vào đầu năm 1934. Việc này đã làm tăng trọng lượng choán nước từ 26900 LT lên 38200 LT. Động lực được tăng cường và tải trọng nặng thêm lại bù trừ lẫn nhau, tốc độ tối đa của nó tăng thêm không đầy một knot, lên đến 28,34 kn khi chạy thử máy. Trữ lượng nhiên liệu của nó tăng lên 7500 LT dầu giúp nâng cao tầm xa hoạt động lên 10000 nmi ở tốc độ đường trường 16 kn. Ống dẫn khói ngang kéo dài được thay thế bằng một ống khói duy nhất có miệng hướng xuống dưới bên mạn phải dựa theo kiểu sử dụng trên chiếc Akagi, với một hệ thống làm mát hơi nóng thoát ra bằng nước và một nắp chụp có thể nâng lên để làm thoát khí trong trường hợp con tàu bị nghiêng nặng đến mức miệng ống khói chạm mặt nước. Chỗ trống dôi ra do tháo dỡ ống dẫn ngang được chia thành hai sàn và cải biến thành chỗ nghỉ của các đội bay tăng thêm. Thành phần thủy thủ đoàn đầy đủ của nó tăng lên 1.708 thành viên.
Hai tháp pháo nòng đôi trên sàn cất cánh giữa được loại bỏ, và bốn khẩu pháo 20 cm/50 caliber kiểu năm thứ 3 đặt trong tháp pháo ụ được bổ sung phía trước. Các khẩu pháo phòng không 12 cm được thay thế bởi tám khẩu 12,7 cm/40 caliber Kiểu 89 trên các bệ nòng đôi. Chúng bắn ra đạn pháo nặng 23,45 kg với tốc độ từ 8 đến 14 phát mỗi phút và lưu tốc đầu đạn 700 - 725 m/s; ở góc nâng 45° chúng cho phép đạt tầm xa tối đa 14800 m và một trần bắn tối đa 9400 m. Các bệ nhô của chúng được nâng lên một sàn tàu cho phép có một mức độ bắn chéo qua sàn đáp. Mười hai tháp pháo 25 mm Kiểu 96 nòng đôi được bổ sung cũng trên các bệ nhô; chúng bắn ra đạn pháo nặng ,25 kg với lưu tốc đầu đạn 900 m/s; ở góc nâng 50° chúng cho phép đạt tầm xa tối đa 7500 m và một trần bắn tối đa 5500 m. Tốc độ bắn hiệu quả chỉ đạt 110–120 phát mỗi phút do phải thường xuyên thay hộp đạn dung lượng 15 viên. Sáu súng máy 6,5 mm Kiểu 11 cũng được tăng cường. Sáu bộ điều khiển hỏa lực Kiểu 95 được trang bị để kiểm soát các khẩu pháo 25 mm mới, nhưng Kaga vẫn giữ lại bộ điều khiển hỏa lực đã lạc hậu Kiểu 91 dành cho phòng không.
Nhiều khiếm khuyết nghiêm trọng trong thiết kế của Kaga đã không được hiệu chỉnh. Các bồn chứa xăng máy bay của nó được tích hợp trực tiếp vào cấu trúc của con tàu, có nghĩa là các chấn động đối với lườn tàu, như trúng bom hoặc đạn pháo, có thể được truyền thẳng đến các thùng chứa, gây nút hoặc rò rỉ. Ngoài ra, cấu trúc mới hoàn toàn kín của các hầm chứa máy bay khiến cho việc chữa cháy trở nên khó khăn, ít nhất một phần do hơi nhiên liệu có thể tích tụ trong hầm chứa. Cộng vào mối nguy hiểm đó là yêu cầu của học thuyết tàu sân bay Nhật Bản đòi hỏi máy bay phải được bảo trì, nạp nhiên liệu và nạp đạn dược tại hầm chứa thay vì trên sàn đáp mỗi khi có thể được. Hơn nữa, hầm chứa máy bay và sàn cất-hạ cánh chỉ được bọc giáp hạn chế; và không có dự phòng cho hệ thống chữa cháy của con tàu. Các điểm thiếu sót sau này là những yếu tố mang tính quyết định cho việc mất con tàu.
Chiến tranh Trung-Nhật
nhỏ|trái|Kaga tiến hành hoạt động không lực, năm [[1937. Trên sàn tàu là các kiểu máy bay Nakajima A2N, Aichi D1A, và Mitsubishi B2M.]] Kaga quay trở lại phục vụ vào năm 1935 và được phân về Hàng không chiến đội 2. Chiếc tàu sân bay được nhận những kiểu máy bay mới, bao gồm 16 máy bay tiêm kích Nakajima A2N Kiểu 90, 16 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D1A Kiểu 94, và 28 máy bay ném bom-ngư lôi Mitsubishi B2M Kiểu 89. Lúc xung đột bùng nổ trở lại tại Trung Quốc sau sự kiện Lư Câu Kiều vào tháng 7 năm 1937, Kaga đang ở vùng biển nhà. Các liên đội chiến đấu của nó hoàn tất việc huấn luyện tại Ōmura, Nagasaki trước khi giúp vào việc hộ tống tàu chở quân tăng viện từ Nhật Bản sang Trung Quốc. Vào ngày 15 tháng 8, cùng với Hōshō và Ryūjō, con tàu trực chiến trong biển Hoa Đông như một phần của Hạm đội 3 và bắt đầu hỗ trợ các chiến dịch quân sự Nhật Bản dọc theo bờ biển Trung Quốc chung quanh Thượng Hải và sâu vào đất liền.
Máy bay của Kaga tham chiến lần đầu tiên vào ngày 16 tháng 8 năm 1937 khi sáu máy bay tiêm kích Kiểu 90 đối đầu với bốn máy bay Trung Quốc bên trên sân bay Kiangwan, bắn rơi ba máy bay đối phương mà không bị tổn thất. Từ ngày 17 tháng 8 đến ngày 7 tháng 9, những chiếc Kiểu 90 của Kaga cùng hai máy bay tiêm kích Mitsubishi A5M Kiểu 96 vốn vừa gia nhập chiếc tàu sân bay vào ngày 22 tháng 8, đã đụng độ với máy bay Trung Quốc trong nhiều dịp khác. Phi công của Kaga tự nhận đã bắn rơi 10 máy bay đối phương trong những cuộc giao chiến này mà không bị thiệt hại. Vào ngày 17 tháng 8, 12 máy bay ném bom của chiếc tàu sân bay đã tấn công Hàng Châu mà không có máy bay tiêm kích hộ tống, và 11 chiếc trong số đó đã bị máy bay Trung Quốc bắn rơi. Bắt đầu từ ngày 15 tháng 9, sáu chiếc máy bay tiêm kích Kiểu 90 cùng sáu chiếc Kiểu 96, 18 máy bay ném bom bổ nhào và 18 máy bay ném bom-ngư lôi từ tàu sân bay được tạm thời bố trí đến sân bay Kunda để hỗ trợ các hoạt động của lực lượng trên bộ.
Đến ngày 26 tháng 9, chiếc tàu sân bay đi đến Sasebo để tiếp liệu. Tại Sasebo, nó được nhận máy bay mới thay thế, bao gồm 32 máy bay tấn công tàu sân bay (ném bom-ngư lôi) Yokosuka B4Y Kiểu 96, 16 máy bay ném bom tàu sân bay (ném bom bổ nhào) Aichi D1A2 Kiểu 96, và thêm 16 máy bay tiêm kích Kiểu 96. Nhiều chiếc máy bay tiêm kích Nakajima A4N Kiểu 95 bổ sung cho lực lượng tiêm kích của chiếc tàu sân bay vào những thời điểm không thể xác định sau đó.
Kaga quay trở lại tuyến đầu vào đầu tháng 10 năm 1937, và ngoại trừ hai chuyến đi ngắn đến Sasebo, đã ở lại ngoài khơi bờ biển Trung Quốc cho đến tháng 12 năm 1938. Sử dụng Đài Loan (lúc này là một phần của Đế quốc Nhật Bản) như là căn cứ, nó đã di chuyển 29048 nmi để hỗ trợ các hoạt động quân sự tại phía Nam Trung Quốc và biển Hoa Đông. Vào thời gian này, máy bay ném bom của Kaga đã hỗ trợ Lục quân Nhật bằng cách tấn công các cầu đường sắt, sân bay và phương tiện vận tải. Phi công của tàu sân bay tự nhận đã tiêu diệt được 17 máy bay Trung Quốc trong các trận không chiến trong khi bản thân chỉ mất năm chiếc. Ngày 12 tháng 12 năm 1937, máy bay của Kaga đã tham gia sự kiện Panay.
Kaga đi vào ụ tàu vào ngày 15 tháng 12 năm 1938, nơi hệ thống dây hãm của nó lại được thay thế bằng Kiểu 3 mới hơn và cầu tàu được hiện đại hóa. Sàn cất-hạ cánh và khoảng hầm chứa máy bay được mở rộng, gia tăng khả năng chứa máy bay của con tàu. Nó được đại tu toàn bộ từ ngày 15 tháng 11 năm 1939 đến ngày 15 tháng 11 năm 1940 trước khi quay trở lại phục vụ thường trực. Vào cùng lúc đó, một thế hệ mới các kiểu máy bay chiến đấu được đưa vào sử dụng, và Kaga nhận lên tàu 12 máy bay tiêm kích Mitsubishi A5M, 24 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D1A và 36 máy bay ném bom-ngư lôi Yokosuka B4Y; ngoài ra còn có 18 khung máy bay tháo rời được chở theo để dự trữ.
Kinh nghiệm hoạt động tàu sân bay của Nhật Bản ngoài khơi Trung Quốc đã giúp phát triển hơn nữa học thuyết tàu sân bay của Hải quân Đế quốc Nhật Bản. Một bài học rút ra từ cuộc Chiến tranh Trung-Nhật là tầm quan trọng của việc tập trung và tăng cường sức mạnh không lực hải quân về hướng bờ biển. Do đó, vào tháng 4 năm 1941, Hải quân Nhật cho thành lập Không hạm đội 1, còn gọi là Kido Butai, để kết hợp mọi tàu sân bay hạm đội dưới một quyền chỉ huy duy nhất. Vào ngày 10 tháng 4 Kaga được phân về Đội tàu sân bay 1 cùng với Akagi như một phần của hạm đội tàu sân bay mới, vốn còn có Hàng không chiến đội 2 (bao gồm Hiryū và Sōryū) và Hàng không chiến đội 5 (bao gồm Shōkaku và Zuikaku). Học thuyết của Hải quân Nhật nhấn mạnh việc không kích kết hợp lực lượng mọi phi đoàn không lực của đội tàu sân bay hơn là của từng chiếc riêng lẻ. Khi nhiều đội tàu sân bay hoạt động phối hợp, sức mạnh không lực của chúng cũng được kết hợp. Học thuyết về sự tập trung sức mạnh này của Hải quân Đế quốc Nhật Bản là kiểu tiên tiến nhất trên thế giới. Tuy nhiên, họ vẫn lo ngại rằng việc tập trung mọi tàu sân bay lại với nhau khiến chúng trở nên mong manh dễ bị quét sạch toàn bộ bằng một đợt không kích hay giao chiến mặt biển lớn. Do đó, Hải quân Nhật cũng phát triển một giải pháp thỏa hiệp, trong đó các tàu sân bay hạm đội sẽ hoạt động gần nhau trong một đội tàu sân bay, nhưng bản thân các đội sẽ hoạt động trong một đội hình hình vuông lỏng lẻo, với 7000 m cách quãng giữa các đội tàu sân bay.
Học thuyết của Hải quân Nhật quy định các liên đội không lực tàu sân bay không nên tung ra toàn bộ lực lượng trong một đòn tấn công duy nhất. Thay vào đó, mỗi chiếc tàu sân bay sẽ phóng lên một loạt bao gồm mọi máy bay có thể xếp trên mỗi sàn đáp cùng một lúc; đợt tấn công tiếp theo sẽ gồm những máy bay có thể xếp trên sàn đáp kế tiếp. Như vậy các cuộc không kích của Không hạm đội 1 sẽ bao gồm ít nhất hai đợt máy bay lớn. Điểm đặc biệt là Không hạm đội 1 vẫn không được xem là một lực lượng tấn công chiến lược chủ yếu của Hải quân Đế quốc Nhật Bản, mà chỉ là một thành phần của Lực lượng Đặc nhiệm "Trận chiến Quyết định" (Kantai Kessen) của Hạm đội Liên hợp vốn dựa trên các thiết giáp hạm.
Mặc dù việc tập trung rất nhiều tàu sân bay hạm đội vào một đơn vị duy nhất là một khái niệm tiến công chiến lược mới mang tính cách mạng, Không hạm đội 1 mắc phải nhiều khiếm khuyết trong phòng thủ, khiến cho nó, theo nguyên văn lời của sử gia hải quân Mark Peattie, là một "hàm thủy tinh" (glass jaw): "Nó có thể tung ra một cú đấm nhưng không thể chịu đựng một cú đấm trả." Trên các tàu sân bay Nhật, súng phòng không và các hệ thống điều khiển hỏa lực kèm theo có nhiều thiếu sót về thiết kế và cấu hình làm giới hạn hiệu quả của chúng. Ngoài ra, lực lượng tuần tra chiến đấu trên không (CAP: combat air patrol) của hạm đội Nhật bao gồm quá ít máy bay tiêm kích; và còn bị ảnh hưởng bởi hệ thống cảnh báo sớm không thích đáng, bao gồm việc thiếu sót radar; liên lạc vô tuyến yếu kém với các máy bay tiêm kích làm hạn chế khả năng kiểm soát và chỉ huy tuần tra chiến đấu trên không hiệu quả. Hơn nữa, các tàu chiến hộ tống cho tàu sân bay đã không được huấn luyện hay bố trí để hỗ trợ phòng không ở khoảng cách gần. Những khiếm khuyết này, kết hợp với những điểm yếu trên con tàu đã được mô tả bên trên, cuối cùng đã đưa đến sự diệt vong của Kaga và các tàu sân bay khác của Không hạm đội 1.
Mở màn Thế Chiến II – Trận Trân Châu Cảng
nhỏ|phải|Các tàu sân bay Kaga (phía trước) cùng với [[Zuikaku (tàu sân bay Nhật)|Zuikaku (phía sau) trên đường hướng đến Trân Châu Cảng, trong một thời gian nào đó từ ngày 26 tháng 11 đến 7 tháng 12 năm 1941.]] Vào tháng 11 năm 1941, Hạm đội Liên hợp Nhật Bản, dưới quyền chỉ huy của Đô đốc Yamamoto Isoroku, chuẩn bị cho việc Nhật Bản chính thức tuyên chiến với Hoa Kỳ bằng cách thực hiện một đòn tấn công phủ đầu xuống Hạm đội Thái Bình Dương của Hải quân Hoa Kỳ đặt căn cứ tại Trân Châu Cảng, Hawaii. Vào ngày 17 tháng 11, tại vịnh Saeki, Hiroshima, dưới quyền chỉ huy của Đại tá Hải quân Jisaku Okada, Kaga chất lên tàu 100 quả ngư lôi được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong vùng nước nông tại nơi neo đậu của Trân Châu Cảng. Đến ngày 19 tháng 11, Kaga cùng phần còn lại thuộc lực lượng tấn công cơ động (Kido Butai) của Hạm đội Liên Hợp, dưới quyền chỉ huy của Phó đô đốc Nagumo Chuichi, và bao gồm sáu tàu sân bay hạm đội thuộc các Hàng không chiến đội 1, 2 và 5, đã tập trung tại vịnh Hitokappu thuộc đảo Etorofu. Hạm đội rời Etorofu vào ngày 26 tháng 11, đi theo một hải trình băng ngang Bắc Thái Bình Dương để tránh các tuyến hàng hải thương mại.
Để tấn công Trân Châu Cảng, Kaga mang theo tổng cộng 18 máy bay tiêm kích Mitsubishi A6M Zero, 27 máy bay ném bom-ngư lôi Nakajima B5N và 27 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D3A, cùng với ba khung máy bay bay dự trữ của mỗi loại. Vào sáng ngày 7 tháng 12 năm 1941, từ một vị trí cách 230 nmi về phía Bắc hòn đảo, Kaga tham gia cả hai đợt không kích do Không hạm đội 1 tung ra tấn công vào đảo Oahu. Trong đợt tấn công thứ nhất với tổng cộng 213 máy bay, 26 chiếc máy bay ném bom-ngư lôi Nakajima B5N của Kaga đã tấn công các tàu chiến Hoa Kỳ thả neo trong cảng bằng bom và ngư lôi, được hộ tống bởi chín chiếc máy bay tiêm kích Mitsubishi A6M. Trong đợt tấn công thứ hai với tổng cộng 170 máy bay, 26 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D3A của Kaga đã nhắm vào sân bay trên đảo Ford giữa cảng trong khi chín máy bay tiêm kích Zero đã hộ tống và tấn công số máy bay đậu trên mặt đất. Có tổng cộng năm chiếc B5N, bốn chiếc Zero và sáu chiếc D3A cùng 31 thành viên các đội bay bị tổn thất trong hai đợt tấn công. Các đội bay ném bom và ngư lôi của Kaga cho là đã ném trúng đích các thiết giáp hạm Nevada, Oklahoma, Arizona, California, West Virginia và Maryland. Phi công tiêm kích của chiếc tàu sân bay khai nhận đã bắn rơi một máy bay Mỹ và phá hủy 20 chiếc khác trên mặt đất. Sau khi hoàn thành cuộc tấn công, các Hàng không chiến đội 1 và 5, bao gồm Kaga, lập tức quay trở về Nhật Bản.
Chinh phục Thái Bình Dương
Vào tháng 1 năm 1942, từ Truk (nay là Chuuk) thuộc quần đảo Micronesia, Kaga cùng thành phần còn lại thuộc các hải đội 1 và 5 đã hỗ trợ cho cuộc chiếm đóng Rabaul thuộc quần đảo Bismarck, khi lực lượng Nhật Bản bành trướng đến khu vực ngoại vi phòng thủ phía Nam để phòng ngừa các cuộc tấn công từ phía Australia. Nó đã cung cấp 27 máy bay B5N mang bom và 9 máy bay tiêm kích A6M Zero cho đợt không kích ban đầu xuống Rabaul vào ngày 20 tháng 1 năm 1942, khi một chiếc B5N bị hỏa lực phòng không đối phương bắn hạ. Hàng không chiến đội 1 đã tấn công các vị trí Đồng Minh tại đảo Kavieng lân cận vào ngày hôm sau, trong đó Kaga đóng góp 9 chiếc A6M Zero và 16 chiếc D3A. Sang ngày 22 tháng 1, những chiếc D3A và Zero của Kaga lại tấn công Rabaul, khi hai chiếc máy bay ném bom bổ nhào bị buộc phải hạ cánh khẩn cấp, nhưng các đội bay được giải cứu. Kaga quay trở về Truk vào ngày 25 tháng 1; cuối cùng Rabaul và Kavieng lọt vào tay Nhật Bản trong tháng 2.
Vào ngày 9 tháng 2, Kaga va phải một dãi san hô ngầm tại Palau sau khi truy đuổi không thành công lực lượng tàu sân bay Mỹ đã tiến hành không kích xuống quần đảo Marshall vào ngày 1 tháng 2. Hư hại đã làm giảm tốc độ tối đa của chiếc tàu sân bay xuống còn 18 hải lý mỗi giờ. Sau khi được sửa chữa tạm thời, nó tiếp tục đi đến biển Timor, nơi mà vào ngày 19 tháng 2, từ một điểm cách 100 nmi về phía Đông Nam điểm cực Đông của Timor, nó cùng các tàu sân bay thuộc các hải đội 1 và 2 tung ra cuộc không kích xuống Darwin, Australia, trong một nỗ lực nhằm phá hủy các cơ sở cảng và sân bay tại đây để ngăn ngừa mọi sự can thiệp vào công cuộc chiếm đóng Java. Kaga đã đóng góp 27 chiếc B5N mang bom, 18 chiếc D3A và 9 chiếc Zero cho cuộc tấn công, gây cho đối phương sự bất ngờ hoàn toàn. Tám tàu đã bị đánh chìm, trong đó có tàu khu trục Hoa Kỳ Peary, và mười bốn chiếc khác bị hư hại với cái giá tổn thất một chiếc B5N của Kaga. Cuộc tấn công đã có hiệu quả trong việc ngăn chặn Darwin tham gia vào việc kháng cự của Đồng Minh tại Java. Đến tháng 3 năm 1942, đặt căn cứ tại vịnh Staring, Kaga đã hỗ trợ trực tiếp cho cuộc chiếm đóng Java; phần đóng góp đáng kể nhất có lẽ là đã cung cấp 27 chiếc B5N "Kate" mang bom được 9 chiếc "Zero" hộ tống cho cuộc không kích vào ngày 5 tháng 3 xuống Tjilatjap. Trận này tỏ ra rất thành công, đánh chìm tám tàu trong cảng cùng tấn công các khẩu đội phòng không và một kho hàng mà không bị thiệt hại nào. Hầu hết lực lượng Đồng Minh tại Đông Ấn thuộc Hà Lan đã đầu hàng vào cuối tháng 3. Kaga đã không thể tham gia cuộc Không kích Ấn Độ Dương trong tháng 4. Nó đã lên đường quay trở về Sasebo vào ngày 15 tháng 3 để sửa chữa, vào ụ tàu vào ngày 27 tháng 3 và hoàn tất việc sửa chữa vào ngày 4 tháng 4.
Không kích Midway
nhỏ|phải|Trung úy Shōichi Ogawa, người dẫn đầu phi đội máy bay ném bom bổ nhào của Kaga trong cuộc tấn công đảo Midway. Cuối ngày hôm đó Ogawa tử thương khi chiếc tàu sân bay bị máy bay ném bom bổ nhào Mỹ đánh trúng. Lo ngại các cuộc không kích của tàu sân bay Hoa Kỳ tại quần đảo Marshall, Lae-Salamaua cũng như cuộc không kích Doolittle, Đô đốc Yamamoto Isoroku, Tư lệnh Hạm đội Liên hợp, quyết định ép buộc lực lượng Hải quân Hoa Kỳ lộ diện để loại trừ mối đe dọa từ các tàu sân bay đối phương. Ông quyết định tấn công và chiếm đóng đảo Midway, nơi ông biết chắc sẽ thu hút lực lượng tàu sân bay Mỹ vào trận chiến. Mật danh của phía Nhật Bản cho cuộc tấn công Midway là Chiến dịch MI.