Máy gia tốc hạt là gì và tầm quan yếu của nó là như thế nào?
Nằm sâu dưới lòng đất 100m dưới vùng biên giới Pháp và Thụy sĩ là chiếc máy lớn nhất thế giới, được chế tác bởi tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu (European Organization for Nuclear Research). Chiếc máy này có tên là: máy gia tốc hạt lớn (Large Hardon Collider). Máy gia tốc hạt lớn được xây dựng bởi máu nóng của hàng nghìn các nhà khoa học, đến từ khắp nơi trên thế giới. Sự đồng tâm hiệp lực này nhằm để biến máy gia tốc hạt lớn thành dụng cụ tiếp cận những kiến thức mới trong vũ trụ phê chuẩn việc nghiên cứu các hạt cơ bản. Vây các hạt căn bản đấy là gì?
Chắn chắn các khái niệm như: proton, neutron, electron không còn xa lạ trong các bài học hóa phổ quát. Và chúng chính là 1 dạng hạt căn bản. Với những ai đang làm việc liên hệ đến lĩnh vực vật lý lượng tử thì có thể biết một loạt danh sách dài loại hạt khác chỉ có trong các tài liệu nghiên cứu như Fermion, Quark... Chỉ bằng một động tác google đơn giản là có thể tìm thấy thông tin của một loạt các loại hạt căn bản trên các trang web. Các nhà vật lý học đã đặt tên cho những loại hạt cơ bản được khám phá này là "observed matter" (tạm dịch: vật chất nhìn thấy). Cái tên này có tức thị gì?
Nếu đã có vật chất nhìn thấy thì cũng sẽ có vật chất chưa nhìn thấy. Thật vậy, sau hàng trăm năm nghiên cứu về vũ trụ, các nhà khoa học đã tiến đến với một nhận định rằng những hạt cơ bản nhân loại đã phát hiện và theo dõi được chỉ chiếm khoảng... 4% tổng số hạt của vật chất đang tồn tại trong cho thuê máy photocopy e studio 723. tức là còn đến hàng trăm các loại proton, neutron, electron đang tồn tại ngoài vũ trụ kia mà con người không biết. Giới khoa học đặt tên cho những loại hạt cơ bản mà con người chưa tìm ra được là "dark matter" (tạm dịch: vật chất chưa nhìn thấy).
Một thông báo cực kì xăm khác nữa là "vật chất nhìn thấy" và "vật chất chưa nhìn thấy" chỉ chiếm khoảng 25% thành phần vũ trụ. Phần còn lại thuộc về một thế lực là "dark energy" (tạm dịch: năng lượng đen). Dựa vào những con số thống kê, rõ ràng những gì nhân loại hiểu biết về vũ trụ vẫn là quá ít oi. Nếu khai hoang được tiềm năng của các loại vật chất và năng lượng mới này, việc xuất hiện những vật liệu siêu bền, siêu linh hoạt như tơ nhện của Spider man, áo giáp cho quân lính bay như chim của iron man… Vậy máy gia tốc hạt lớn giúp con người khám phá các loại hạt cơ bản mới như thế nào?
Nguyên lý hoạt động của máy photo trắng đen dựa trên sự cụt của 2 phân tử di chuyển ngược chiều nhau: 1 phân tử sẽ đi thuận chiều kim đồng hồ, 1 phân tử đi ngược chiều kim đồng hồ. 2 phân tử này được gia tốc với véc tơ vận tốc tức thời gần bằng vận tốc ánh sáng, sau đó sẽ va chạm với nhau. Bằng cách nghiên cứu hiện tượng quá trình va chạm này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu được thuộc tính của các hạt căn bản mới, các bộ lý thuyết mới trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, vật lý lượng tử.
Thành phần chính của máy gia tốc hạt lớn là một đường hầm vòng tròn, có chu vi 18km. Đường hầm này chứa 2 chùm tia proton đi ngược chiều nhau. Trên vòng tròn máy gia tốc hạt lớn này có đặt các bộ phân tách những hiện tượng xảy ra khi proton cộc với nhau. Dưới đây là 6 điểm phân tích trong máy gia tốc hạt lớn:
ATLAS – một trong hai bộ phân tích đa mục đích. ATLAS sẽ được sử dụng để từng những dấu hiệu vật lý học mới, bao gồm cội nguồn của khối lượng và các chiều phụ trợ.
CMS – một bộ phân tách đa mục đích khác, giống với ATLAS, sẽ lùng sục các hạt Higgs và tìm kiếm những mối manh về bản tính của vật chất tối.
ALICE – sẽ nghiên cứu một dạng "lỏng" của vật chất gọi là quark-gluon plasma, dạng tồn tại rất ngắn sau Vụ nổ lớn.
LHCb – so sánh những lượng vật chất và phản vật chất được tạo ra trong Vụ nổ lớn. LHCb sẽ thế tìm hiểu chuyện gì đã xảy ra đối với phản vật chất "bị thất lạc".
TOTEM – đo kích thước của proton và LHC's luminosity (tạm dịch: độ sáng máy gia tốc hạt lớn). Trong vật lý lượng tử, độ sáng ảnh hưởng đến độ chuẩn xác của máy gia tốc hạt lớn trong việc tạo xung đột.
Chiếc máy gia tốc hạt lớn này gắn liền với những con số hết sức ấn tượng. Có 9600 chiếc nam châm chuyên dụng dùng để gia tốc cho proton. Các nam châm này được đặt trong môi trường lạnh đến 1.9 độ Kenvin (nghĩa là khoảng âm 271.56 độ, còn lạnh hơn cả nhiệt độ chân không ngoài vũ trụ). Khi vận hành máy gia tốc hạt lớn, môi trường để cho các electron chuyển di phải đạt độ chân không tuyệt đối do chỉ một phân tử khí lọt vào, tất cả thể nghiệm sẽ thất bại. thảy hệ thống máy gia tốc hạt lớn bao gồm 150 triệu cảm biến.
Dữ liệu thu được sau khi tiến hành thí nghiệm trong vòng 1 năm lên tới 15 petabytes, tương đương với dung lượng của… 1000.000 chiếc DVD. Máy gia tốc hạt lớn tiêu thụ đến 800.000 MWh, tương đương với 19 triệu Euro 1 năm. Con số hóa đơn tiền điện của máy gia tốc hạt lớn này là trong trường hợp máy không hoạt động vào mùa đông. Sau cùng, giá trị của sờ soạng công trình máy gia tốc hạt lớn là 6 tỉ đô la.
Do máy gia tốc hạt lớn sử dụng trong thuê máy photo toshiba có các mức năng lượng khôn cùng cao, nhiều người cho rằng chính máy gia tốc hạt lớn này có thể hủy diệt thế giới. Một số người thậm chí còn hoảng sợ đến mức đâm đơn kiện tổ chức hạt nhân châu Âu nhằm phản đối hoạt động của máy gia tốc hạt lớn. Một số duyên cớ có thể kể đến như: máy gia tốc hạt lớn có thể tạo ra lỗ đen vũ trụ nhân tạo nuốt chửng địa cầu; Máy gia tốc hạt lớn có thể làm đổi thay trọng trường của Trái Đất; làm thay đổi cực từ của Trái Đất…
Dù rằng có những nguy cơ như vây nhưng hiệp hội khoa học đã có những tuyên bố về những nguy cơ đe dọa Trái Đất như trên chỉ có xác suất rất nhỏ. ích càng cao, rủi ro càng lớn. Dựa vào những thành quả đã đạt được trong quá cố của máy gia tốc hạt lớn, vững chắc trông ngày mai sẽ có nhiều kết quả nghiên cứu hơn nữa trong lĩnh vực vật lý lượng tử. Và biết đâu trong số những nghiên cứu đó lại áp dụng để tạo ra những… bảo vật như trong túi diệu huyền của mèo máy Doremon.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét