Một loài hạt mới mà nhà khoa học đang tìm Mặc dù chưa tập hợp được nhiều bằng chứng thực sự thuyết phục nhưng giới khoa học đang đứng trước cơ hội tìm thấy hạt Higgs - loại hạt được giới
Trang 1Một loài hạt mới mà nhà khoa học đang tìm
Mặc dù chưa tập hợp được nhiều bằng chứng thực sự thuyết phục nhưng giới khoa học đang đứng trước cơ hội tìm thấy hạt Higgs - loại hạt được giới vật lý đặc biệt quan tâm đến mức gọi nó là "hạt của Chúa" Hạt Higgs có thể giúp giải thích tại sao các loại hạt khác lại có khối lượng, từ đó hiểu đầy đủ hơn về vật chất.
Trang 2Hạt Higgs là gì?
Ngay khi vừa được tạo ra, hạt Higgs đã nhanh chóng phân rã
Trong vài thập kỷ qua, giới vật lý hạt đã xây dựng được một mô hình lý thuyết chuẩn, tạo nên bộ khung về kiến thức các hạt và lực cơ bản trong tự nhiên Một trong những thành phần cơ bản của mô hình này là trường lượng tử giả thiết phổ biến, chịu trách nhiệm cung cấp khối lượng cho phân tử Trường này có tên gọi là trường Higgs Là hệ quả của đối ngẫu sóng - hạt, tất cả các trường lượng tử đều có một hạt cơ bản đi kèm Hạt đi kèm với trường Higgs được gọi là hạt Higgs, hay
Higgs boson
Vì trường Higgs chịu trách nhiệm về khối lượng, việc các hạt cơ bản có khối lượng được nhiều nhà vật lý coi như một dấu hiệu cho thấy sự tồn tại của trường Higgs Giả sử hạt Higgs tồn tại, chúng ta có thể suy luận được ra khối lượng của nó dựa trên tác động mà nó tạo ra đối với thuộc tính của các hạt và trường khác Tuy nhiên, việc hạt Higgs có tồn tại hay không vẫn là điều khiến nhiều người tranh cãi
Manh mối tìm ra hạt Higgs
Gần đây, TS Peter Renton, nhà vật lý hạt thuộc ĐH Oxford (Anh), vừa cho công bố phương pháp tiếp cận hạt Higgs của mình trên tạp chí khoa học danh tiếng Nature
Trang 3Ông cho biết đã lần ra được manh mối về hạt Higgs nhờ các nhà nghiên cứu tại một
cơ sở nghiền nguyên tử ở Thuỵ Sỹ Nếu phát hiện của TS Renton là chính xác, khối lượng của loại hạt khó nắm bắt này sẽ được xác định ở vào khoảng 115
gigaelectronvolts
Niềm tin của TS Renton bắt đầu từ một tín hiệu do máy va đập positron electron lớn (LEP) ở Geneva (Thụy Sỹ) tạo ra Đến giờ phút này, cỗ máy đã bị tháo rời ra để thay thế bằng một cỗ máy khác - máy va đập hadron lớn (LHC) Tuy nhiên, có 9% khả năng là tín hiệu này được tạo ra từ "tiếng động" nền Trước khi máy gia tốc LEP chính thức ngừng hoạt động, các nhà vật lý học đã dùng nó để gửi electron và positron về các hướng đối nghịch quanh đường ống tròn có chu vi khoảng 27km Khi các hạt này va đập với nhau, chúng tạo ra một nguồn năng lượng rất lớn Bản thân các vụ va chạm như thế quá nhỏ để phục vụ cho công tác nghiên cứu, nhưng
những hạt mới nặng hơn có thể xuất hiện sau va chạm
Hạt Higgs có độ bất ổn định rất cao, vì vậy chúng nhanh chóng phân rã khi được tạo ra TS Renton cho biết ông đã có những bằng chứng gián tiếp từ việc quan sát hành vi của các loại hạt khác trong máy va đập, phù hợp với con số 115
gigaelectronvolt - khối lượng của hạt Higgs
Các nhà vật lý đã quan sát 16 hạt hình thành tất cả mọi vật chất theo mô hình chuẩn dành cho hạt và tương tác cơ bản Tuy nhiên, nếu chỉ nghiên cứu riêng các hạt này thì mô hình chuẩn tỏ ra không đúng lắm Bởi nếu chỉ có 16 hạt trên tồn tại, chúng sẽ không có khối lượng, ngược với những gì chúng ta biết về tự nhiên Chắc chắn phải có một loại hạt khác cung cấp khối lượng cho chúng - đấy chính là hạt Higgs, được đặt theo tên của nhà vật lý Peter Higgs thuộc ĐH Edinburgh (Anh) khi
ông này lần đầu tiên đề xướng vào năm 1960
Trang 4Đường ống vòng trong máy gia tốc LEP sử dụng cho các hạt va đập.
Theo nhóm nghiên cứu của Peter Higgs, tất cả mọi hạt lấy khối lượng của chúng thông qua tương tác với một trường phổ biến (trường Higgs), do hạt Higgs mang theo Tầm quan trọng của hạt Higgs trong mô hình chuẩn đã khiến cho một số nhà vật lý học phải gọi nó là "hạt của Chúa" TS Renton hy vọng khi máy va đập hadron lớn lắp đặt xong và đưa vào vận hành từ năm 2007, ông sẽ phát hiện ra hạt Higgs
trong thời gian một - hai năm
Bắt đầu đi tìm “Hạt của Chúa”
Một nam châm siêu dẫn solenoid thuộc cỗ máy gia tốc hạt LHC ở Tổ chức Nghiên
cứu hạt nhân châu Âu - Ảnh: AFP
TT - Hôm qua (10-9), Tổ chức Nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) tại Geneva đã khởi động cỗ máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới (LHC), một sự kiện được ví von như cuộc săn tìm “Hạt của Chúa” Theo tính toán, cỗ máy LHC trị giá gần 4 tỉ USD sẽ tái
tạo vụ nổ Big Bang, lý thuyết dùng để lý giải sự hình thành vũ trụ
>> Chuẩn bị săn "hạt cơ bản của Chúa"
Sau khi khởi động, những hạt proton đầu tiên được bắn vào đường hầm dài 27km
Trang 5nằm dưới miền đồng quê ở vùng biên giới Thụy Sĩ - Pháp Cỗ máy LHC được thiết
kế để bắn ra hạt proton với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng
Các hạt proton này sẽ xoay chuyển với tốc độ 11.000 lần/giây quanh đường hầm trong khoảng một tháng trước khi va chạm với những hạt proton được bắn ra theo chiều ngược lại, tạo thành những mảnh vỡ Sự va chạm này sẽ sinh ra năng lượng
mà nhiều người lo ngại sẽ hình thành những “lỗ đen” siêu nhỏ đe dọa đến hành tinh Tuy nhiên, CERN đã bác bỏ nguy cơ này Các nhà khoa học ở CERN đang nóng lòng chứng kiến khoảnh khắc sau vụ nổ Big Bang nhân tạo, bởi theo giả thuyết, nó
sẽ tạo ra “vật chất tối”, thậm chí tạo ra những chiều không gian và thời gian khác
Máy gia tốc hạt của CERN được xây dựng từ năm 2003 với kinh phí chủ yếu từ 20 nước thành viên châu Âu Mỹ và Nhật cũng tham gia tài trợ với tư cách quan sát viên Dự án này đã thu hút sự tham gia của hàng nghìn nhà nghiên cứu ở 80 quốc
gia, trong đó có khoảng 1.200 nhà khoa học Mỹ