TRUNG TÂM NHÂN ĐIỆN TÂY SƠN HÀ NỘI

Bài báo »Bài báo tham khảo

Khoa học đã tìm ra Hạt Của Chúa?

Trong các phân ngành của vật lý, có chuyên ngành “vật lý hạt”, nghiên cứu về các hạt – những phần tử vật chất dưới mức nguyên tử (subatomic), tương tác giữa chúng (như electron, proton, nơtron mà chúng ta biết từ hồi học phổ thông và nhiều hạt hạ nguyên tử khác nữa tạo nên vật chất và các tia bức xạ (ví dụ ánh sáng, tia phóng xạ, tia rơnghen…)

Nó còn được gọi là vật lý năng lượng cao bởi vì rất nhiều hạt trong số đó không xuất hiện ở điều kiện môi trường tự nhiên, mà chỉ được tạo ra hay phát hiện trong các vụ va chạm giữa các hạt, nhờ các máy gia tốc.

Các hạt và tương tác của chúng được mô tả (và cập nhật) trong một lý thuyết gọi là “mô hình chuẩn” được phát triển từ những năm 1970 do sự kết hợp cơ học lượng tử với thuyết tương đối hẹp và liên tục được bổ sung bằng những thành tựu mới.

Bạn hãy tạm hiểu “Mô hình chuẩn” tương tự như Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev mà chúng ta đã học (chi phối những quy luật và mối liên quan giữa các nguyên tố, giải thích vì sao một nguyên tố lại có tính chất này nọ và làm thế nào để tổng hợp được một nguyên tố mới).

Mô hình chuẩn không chỉ đề cập đến chất (hạt) mà cả những lực tác dụng qua lại giữa các chất đó. Xây dựng được mô hình chuẩn là một thành tựu lớn, nhờ nó, đã mang lại khoảng 30 giải Nobel trong ba thập niên gần đây. Mô hình chuẩn tiên đoán nhiều hiện tượng và hạt mới lạ cũng như tính chất của chúng mà sau đó đều được thực nghiệm kiểm chứng với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Mô hình chuẩn hiện nay có 61 hạt sơ cấp (elementary particle) tạm coi là không phân chia được nữa, nhưng có thể kết hợp với nhau thành hạt phức hợp (composite particle) hàng trăm loại. Trong số này có 12 hạt cơ bản (và phản hạt của chúng). Song mô hình này vẫn chưa hoàn chỉnh bời nó vân thiếu một hạt lý thuyết, làm cơ sở các hạt và tương tác cơ bản trong tự nhiên.

Nhà vật lý Peter Higgs.

Một trong những thành phần cơ bản của mô hình này là trường lượng tử giả thiết chịu trách nhiệm cung cấp khối lượng cho các hạt, gọi là trường Higgs và đi kèm với nó là hạt boson Higgs. Có thể nói gần như tất cả những dự đoán của Mô hình chuẩn đã được kiểm chứng, ngoại trừ việc người ta chưa tìm thấy hạt boson Higgs. Vì thế cuộc săn lùng boson Higgs trở thành mục tiêu của những chương trình thực nghiệm toàn cầu trong gần nửa thế kỷ.

Thế còn boson Higgs là cái gì? Nó quan trọng như thế nào?

Bạn thấy ở đây có 2 thuật ngữ: “boson” và “Higgs”.

Theo Mô hình chuẩn, dưới một góc độ khác (vật lý lượng tử), người ta phân biệt các hạt thành 2 loại gọi là boson (đặt tên theo nhà vật lý người Ấn Độ Satyendranath Bose) và fermion (đặt tên theo nhà vật lý Italia là Enrico Fermi). Có thể nói boson là một loại hạt mà cho phép các hạt giống hệt nhau tồn tại ở cùng một vị trí trong cùng một trạng thái lượng tử. Người ta đã biết đến đến 4 hạt boson.

Còn Higgs là tên của nhà vật lý Anh Peter Higgs – người mà năm 1964 đã nêu giả thuyết về sự tồn tại của hạt này và vì thế nó được gọi theo tên của ông. Theo mô hình chuẩn, người ta tiên đoán rằng loại hạt này không có spin nội tại, không mang điện và không màu. Nó cũng rất không bền, phân rã gần như ngay lập tức sau khi sinh ra.

Hạt Higgs còn được giới ngoại đạo gọi là “hạt của Chúa”. Đó là cái tên do nhà vật lý học Leon Lederman đã vô tình đặt tên cho boson Higgs giống như tên cuốn sách của ông: "hạt của Chúa" (God). Lederman đã nói đùa rằng thực ra ông muốn gọi hạt Higgs là "hạt chết tiệt" (goddamn) bởi 2 lẽ: nó quá mơ hồ và ai cũng muốn hiểu, muốn bắt nó ra trình diện nhưng nó lại nằm ngoài khả năng nắm bắt và truy lùng của con người (với trình độ kỹ thuật, công nghệ và thiết bị hồi đó). Cái tên đặc biệt này đã thu hút sự chú ý của dư luận.

Boson Higgs có tầm quan trọng đặc biệt trong mô hình chuẩn cũng như trong vật lý học nói chung, vật lý hạt nói riêng. Nó là chìa khoá để giải quyết “bí mật” của trọng lượng. Nó gắn liền với một trường, gọi là trường Higgs mà theo lý thuyết, tràn ngập trong vũ trụ.

Boson Higgs là “miếng ghép cuối cùng” của mô hình chuẩn.

Các hạt khác khi đi qua trường này sẽ nhận được khối lượng, giống như một vận động viên bơi lội, khi bơi qua hồ sẽ bị ướt. Hiện tượng đó gọi là cơ chế Higgs (Higgs mechanism), giúp chúng ta hiểu các hạt vì sao có khối lượng, để từ dó xây dựng nên thế giới, trong đó có hành tinh của chúng ta.

Nếu không có khối lượng các hạt không kết tụ với nhau mà sẽ bay tứ tán, như ánh sáng thì làm gì có được toàn bộ vũ trụ mênh mông này? Vì vậy, người ta bảo boson Higgs là “miếng ghép cuối cùng” của mô hình chuẩn, nói cách khác, việc phát hiện ra nó là một bước đột phát lớn trong vật lý học.

Boson Higgs vừa được CERN công bố là đã được tìm ra hôm ngày 4/7/2012 và đang chờ đợi những phản biện và kiểm tra xem có đúng là nó không trước khi công nhận chính thức. Nếu hạt mới phát hiện đúng là “boson Higgs” thì mô hình chuẩn đúng, còn nếu hạt ấy chỉ là “kẻ mạo danh”, thì mọi lý thuyết hiện hành trong vật lý hạt sẽ bị lật nhào và người ta lại phải tìm ra một mô hình khác để thay thế và chưa biết vật lý hạt sẽ đi đến đâu.

Song theo phương pháp thống kê của toán học thì khả năng đúng là boson Higgs lên tới 99,999%.

Cần nói thêm là một số nhà vật lý đề nghị không nên gọi là boson Higgs nữa mà chỉ là hạt Higgs hoặc higgson (như proton, electron, neutron…) mà thôi.

Sắp khẳng định "hạt của Chúa" tồn tại

Các nhà khoa học của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) hôm qua thông báo có thể họ sẽ tuyên bố loại hạt mới mà họ tìm thấy trong năm nay chính là hạt Higgs vào tháng 3/2013.

Ngày 3/7, CERN tuyên bố các nhà vật lý của họ đã tìm ra một hạt có đặc điểm rất giống hạt Higgs, loại hạt tạo nên khối lượng cho vật chất theo một giả thuyết do nhà vật lý người Anh Peter Higgs đề xướng. Tuy nhiên, CERN không khẳng định loại hạt mới chính là hạt Higgs.

Khoảng 3.000 nhà vật lý của CERN - được chia thành hai nhóm mang tên Atlas và CMS - đã tham gia nỗ lực tìm kiếm hạt Higgs bằng cách thực hiện những vụ va chạm trực diện giữa các luồng hạt trong máy gia tốc hạt lớn. Oliver Buechmuller, một nhà vật lý trong nhóm CMS, nói rằng rất có thể ông và các đồng nghiệp sẽ kết luận loại hạt mới chính là hạt Higgs trong một hội nghị thường niên của CERN tại thành phố La Thuile, Italy từ ngày 2 tới 9/3 năm sau, MSNBC đưa tin.

Hình minh họa hạt Higgs phân rã thành hai tia gamma. Hạt Higgs chỉ tồn tại trong thời gian cực ngắn. Vì thế, để chứng minh sự tồn tại của chúng, các nhà vật lý chỉ có thể dựa vào những dấu vết mà chúng để lại sau mỗi vụ va chạm giữa các hạt cơ bản với tốc độ cực lớn. (Ảnh: MSNBC)

Trong vài tháng qua, người ta đồn đại trên các nhật ký điện tử cá nhân và thậm chí trên cả những tạp chí khoa học như Scientific American rằng các nhà vật lý của CERN đã tìm thấy hai loại hạt Higgs, chứ không phải một.

"Đó chỉ là tin đồn của những người muốn thổi phồng sự thật. Thực tế đơn giản hơn nhiều: Chúng tôi đo khối lượng của loại hạt mới theo hai cách và thu được hai kết quả khác nhau chút ít. Nhưng sau khi kết hợp hai kết quả ấy, chúng tôi chỉ thu được một giá trị duy nhất. Do vậy, sự chênh lệch giữa hai kết quả chỉ là sai số thống kê. Những tình huống tương tự luôn xảy ra trong các thí nghiệm khoa học", Pauline Gagnon, một nhà vật lý trong nhóm ATLAS, phát biểu.

Giới khoa học tin rằng, sau khi vũ trụ ra đời nhờ Vụ nổ lớn từ 13,7 tỷ năm trước, hạt Higgs đã giúp vật chất liên kết với nhau để tạo nên các hành tinh, ngôi sao, thiên thạch, thiên hà, chòm sao, hố đen. Theo họ, nếu hạt Higgs không tồn tại, ngày nay vũ trụ sẽ ở trong trạng thái hỗn độn giống như bát súp. Vì thế nó còn được gọi là "hạt của Chúa". Nếu các nhà vật lý của CERN có thể chứng minh sự tồn tại của hạt Higgs, đây sẽ là thành tựu khoa học vĩ đại nhất trong 100 năm.

Máy gia tốc hạt lớn, cỗ máy lớn nhất và phức tạp nhất trên hành tinh, nằm trong một đường hầm có chiều dài 27km ở biên giới Pháp và Thụy Sĩ. Nó sẽ ngừng hoạt động trong khoảng hai năm (bắt đầu từ tháng 2 tới) để CERN nâng cấp. Sau quá trình nâng cấp, sức mạnh của cỗ máy sẽ tăng gấp đôi để nó có thể tiếp tục tìm hiểu những bí mật khác của vũ trụ.

'Hạt của chúa' xuất hiện vào tuần tới

Thế giới sẽ có cơ hội nhìn thấy hạt của chúa vào tuần tới khi nó được tạo ra lần đầu tiên ở nhà máy gia tốc hạt nhân hạt lớn nhất thế giới LHC của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN).

Nhà máy gia tốc CERN. Ảnh: Telegraph.

Thứ ba tuần tới, các nhà khoa học dự kiến sẽ công bố kết quả của cuộc nghiên cứu tìm kiếm dữ liệu mới nhất trong dự án nghiên cứu khổng lồ trị giá 6 tỷ bảng Anh tại nhà máy gia tốc hạt CERN, biên giới Pháp -Thụy Sĩ, gần Geneva.

Một trong những mục tiêu chính của dự án này là chứng minh sự tồn tại 'Hạt của chúa' mà giới khoa học tin rằng, nó chính là hạt nhân hình thành nên vũ trụ sau vụ nổ Big Bang cách đây 13,7 tỷ năm.

Telegraph trích lời giáo sư John Ellis, một chuyên gia từng đứng đầu phòng vật lý lý thuyết tại CERN nói với BBC rằng, sự phấn khích ngày càng tăng ở các nhà khoa học làm việc trong dự án. Theo ông, tìm kiếm hạt 'Hạt của chúa' là mục tiêu cực kỳ quan trọng của vật lý hiện đại.

"Những gì chúng tôi có vào lúc này là mô hình chuẩn, mô tả tất cả các vật lý hạt cơ bản. Chúng tôi đã tìm kiếm nó suốt 30 năm qua và cuối cùng, có thể nó ẩn dưới mặt sau của chiếc ghế sofa LHC. Chúng tôi cuối cùng cũng đã tìm ra nó", giáo sư Ellis nói.

 

Theo Ban Khoa học

VietNamNet

 

Tin khác
Home

Bản Quyền

Nội dung của website này được bảo vệ bởi Luật bản quyền. Website được đăng ký tại Cục Sở Hữu Trí Tuệ Việt Nam và được bảo vệ bởi Luật Pháp.Cấm mọi hình thức sao lưu phát tán , copy dữ liệu trên website mà chưa được sự đồng ý của chúng tôi.

Bài báo

Bài báo nghiên cứu , thảo luận và các vấn đề liên quan

Thư Viện

Thư viện chứa các video, audio, sách về Nhân Điện

Liên Hệ

TRUNG TÂM NHÂN ĐIỆN TÂY SƠN.