(GD&TĐ) - Các nhà vật lý châu Âu trông đợi vào những phát hiện lớn được thực hiện trên máy Gia tốc hạt lớn (LHC) đặt ở ngoại ô Geneve (Thụy Sĩ). Những phát hiện này sẽ giúp các nhà khoa học Mỹ trong nghiên cứu các hạt neutrino bí ẩn…
Hiện tại có 20 quốc gia châu Âu là thành viên của tổ chức Nghiên cứu nguyên tử châu Âu (CERN). Tuy nhiên các thí nghiệm tại trung tâm nghiên cứu của CERN ở ngoại ô Geneve có sự tham gia của các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới. Những thí nghiệm lớn có hơn 3000 nhà vật lý tham gia. Tại trung tâm này có máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới LHC, khởi động từ năm 2008. Trong một đường hầm vòng tròn với chu vi 27 km, các proton (tức là hạt nhân nguyên tử hidro) được tăng tốc và va chạm với nhau.
Trong các lần va chạm trực diện giữa hai luồng hạt, các nhà khoa học truy tìm dấu vết của cái gọi là boson Higgs, còn được gọi là “hạt của Chúa”. Đây là hạt cơ bản cuối cùng được dự đoán thông qua thuyết gọi là Mô hình chuẩn. Tất cả các thành phần khác của vật chất mà thuyết này dự đoán, đều đã được phát hiện.
Suốt một thời gian dài, hạt Higgs “lẩn trốn” trước sự săn lùng của các nhà khoa học, mặc dù theo Mô hình chuẩn nó là boson quan trọng bởi nó tạo ra khối lượng cho các hạt khác (và cho bản thân). Tuy nhiên, năm ngoái, các nhà vật lý thông báo rằng cuối cùng họ cũng tóm được “kẻ đào tẩu”. Họ đã tìm ra một hạt rất giống với hạt Higgs bởi nó có tất cả đặc điểm của hạt này.
Máy gia tốc hạt lớn của CERNHạt Higgs trong tầm ngắm
Máy gia tốc hạt lớn của CERN
 |
Hiện tại, máy Gia tốc hạt lớn đang được nâng cấp, thí nghiệm tạm dừng trong 2 năm. Đến năm 2015, máy Gia tốc hạt lớn lại được khởi động và sẽ cho các luồng proton va chạm với cường độ và năng lượng lớn hơn. Điều đó có nghĩa là các nhà khoa học sẽ có thể theo dõi thêm vài vụ va chạm nữa. “Chúng tôi không chỉ muốn khẳng định rằng hạt Higgs tồn tại và hiểu vai trò của nó, mà chúng tôi còn hi vọng tìm thêm được những thành phần chưa được biết đến của vật chất mà các lý thuyết hiện nay chưa đề cập đến” - Giáo sư Jan Krolikowski, chuyên gia Ba Lan làm việc tại Hội đồng CERN, cho biết như vậy.
Các nhà vật lý sẵn sàng thay Mô hình chuẩn bằng một thuyết mới, hoàn chỉnh hơn. Một trong những “ứng viên nặng ký” là thuyết Siêu đối xứng. Thuyết này dự đoán mỗi hạt cơ bản đã biết đều có ít nhất một hạt đồng hành, gọi là s-hạt, tương tự như hình ảnh phản chiếu trong gương (ví dụ, hạt neutrino có hạt đồng hành giả định là neutrolino). Vấn đề là ở chỗ chưa có s-hạt nào được tìm thấy.
Kế hoạch của CERN vừa được công bố cho thấy trong thập kỷ tới, việc nghiên cứu hạt Higgs và tìm kiếm “vật lý mới” tại LHC sẽ được ưu tiên dành cho giới vật lý châu Âu. Một số quốc gia ngoài châu Âu cũng đang quan tâm đến các nghiên cứu này. Ấn Độ, Pakistan, Trung Quốc và Brazil đang xúc tiến đăng ký trở thành thành viên của CERN.
Neutrino trong hành trình dài
Hướng nghiên cứu thứ hai sẽ là các hạt neutrino bí ẩn. Những hạt này được sinh ra trong các phản ứng hạt nhân và chuyển động với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Mỗi giây có vài chục tỷ neutrino xuyên qua 1 centimet vuông cơ thể chúng ta mà không để lại dấu vết hoặc gây hại. Lý do là neutrino không có điện tích và vật chất đối với chúng trở nên gần như trong suốt. Nếu neutrino không va chạm với hạt nhân nguyên tử nào đó trong cơ thể chúng ta thì nó bay “xuyên thấu” qua cơ thể.
Có ba loại neutrino: Điện tử, mion và tau. Chúng có đặc tính kỳ lạ là trong quá trình bay có thể biến từ loại neutrino này sang loại neutrino khác. Những dao động đó phụ thuộc vào khối lượng của neutrino (mà chúng ta vẫn chưa biết rõ). Một đặc tính khác của neutrino mà các nhà vật lý muốn nghiên cứu kỹ hơn, đó là sự thiếu hụt đối xứng giữa neutrino và phản hạt của chúng. Điều này có thể là chứng cớ chứng tỏ vũ trụ hiện nay được lấp đầy bởi vật chất chứ không phải bởi phản vật chất, cho dù trong Vụ nổ lớn (Big Bang) dường như số lượng hạt vật chất được sinh ra ngang bằng với số lượng hạt phản vật chất.
Giáo sư Krolikowski cho biết, các nhà khoa học châu Âu sẽ tham gia thí nghiệm do Mỹ chuẩn bị, trong đó họ sẽ nghiên cứu dao động của neutrino trên đoạn đường hơn 1200 km (tức là thí nghiệm với khoảng cách rất lớn). Cho đến nay, người ta mới chỉ nghiên cứu các dao động mà nguồn neutrino chỉ cách thiết bị dò tìm vài ba kilomet.
Tuấn Sơn (Theo báo nước ngoài)
