“Hạt của chúa” có thực sự tồn tại?

Mới đây các nhà khoa học thuộc Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) tuyên bố các nhà khoa học của họ đã tìm thấy loại hạt mới có đặc tính giống hạt Higgs

“Hạt của chúa” hay còn gọi là hạt  Higgs là 1 một  boson thuộc trường Higgs –  theo tên của người tìm ra nó là nhà vật lý người Anh Peter Higgs. Sỡ dĩ được gọi là “Hạt của chúa’ vì tầm quan trọng của nó trong vụ nổ Big Bang xảy ra khoảng 13,7  tỷ năm trước và là nguồn gốc của khối lượng vật chất trong vũ trụ.

Ý tưởng về 1 siêu hạt

Việc tìm ra cơ chế hình thành khối lượng của vật chất luôn là vấn đề gây đau đầu đối với các nhà khoa học lượng tử. Vào những năm 1960 Peter Higgs đã đưa ra  lý thuyết về 1 trường hoàn toàn mới giúp cho quá trình tìm kiếm trở nên khả thi hơn.

Nhà vật lý người Anh cho rằng có tồn tại 1 trường lượng tử bao phủ hoàn toàn vũ trụ của chúng ta – đó chính là trường Higgs. Khi các hạt di chuyển qua trường này, nó sẽ bị tác động làm thay đổi và bị bóp méo và cũng giống như tất cả các trường lượng tử khác, trường Higgs cũng có 1 hạt cơ bản đi kèm đó chính là  boson Higgs (hạt Higgs).

Cơ chế hoạt động của trường Higgs là ảnh hưởng đám đông (hay đám đông vây quanh). Các hạt Higgs đóng vai trò là trung gian, chúng bao quanh các hạt đi qua trường Higgs và truyền khối lượng cho nó hay nói cách khác hạt Higgs chuyển lực hấp hẫn thành khối lượng cho các hạt.

Hình 1. Mô phỏng sự kiện xảy ra trong LHC của Viện Vật lý hạt châu Âu, CERN. Mô phỏng thể hiện sự phân rã thành hạt Higgs sau va chạm của hai proton trong thiết bị CMS(nguồn vi.wikipedia.org)

Quá trình tìm kiếm “Hạt của chúa”

Quá trình tìm kiếm đã bắt đầu từ 10 năm trước tại 2 phòng nghiên cứu CERN ở Geneva và Fermilab ở Illinois. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tách các hạt Higgs bằng cách cho các hạt nguyên tử va chạm với nhau ở tốc độ cực lớn.Với tốc độ đủ lớn, các hạt có thể bị tách ra và tạo thành các hạt nhỏ hơn – có thể là hạt Higgs. Tuy nhiên các hạt phân tách này tồn tại trong thời gian rất ngắn sau đó phân rã thành các hạt khác. Do đó, các nhà nghiên cứu phải phân tích các hạt được dự đoán là hạt Higgs sẽ phân rã thành sau quá trình va chạm hay nói cách khác là nghiên cứu 1 cách gián tiếp sự tồn tại của hạt Higgs.

Hình 2.Mô phỏng va chạm các hạt nhằm tìm ra hạt Higgs.(nguồn khoahoc.com.vn)

Trong hơn thập kỷ vừa qua, các nhà khoa học đã thực hiện hàng ngàn tỷ vụ va chạm để có thể tìm ra vết tích của hạt Higgs. Các lần thí nghiệm vào cuối năm 2011 đã cho kết quả khả quan và qua đó phần nào chứng minh được khả năng tìm thấy hạt Higgs

Mới đây, vào  ngày 4/7/2012 các nhà khoa học thuộc phòng nghiên cứu CERN đã công bố  tìm ra 1 hạt hạ nguyên tử có đặc tính tương thích với hạt Higgs. Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn còn đang rất thận trọng mặc dù họ khẳng định xác suất nhầm lẫn về mặt số liệu chỉ là 1/1,7 triệu. Do quá trình tìm kiếm hạt Higgs diễn ra ở cả Mỹ và châu Âu nên xác suất này giảm xuống còn 1/16.000

Nếu hạt Higgs được tìm thấy thì đây chắc chắn là thàng tựu vĩ đại nhất trong vòng 100 năm qua của nhân loại. Nó không chỉ khẳng định sự tồn tại của vật chất tối (ước tính chiếm đến 3/4 vũ trụ) mà còn mở ra những hướng đi tích cực trong các lĩnh vực giao thông vận tải, truyền thông và năng lượng.

butida@Meslab (tổng hợp)

Authors

*

Top