Vì sao con người truy lùng 'hạt của Chúa'?

Các chính phủ trên khắp thế giới đổ hàng chục tỷ USD cho nỗ lực tìm kiếm hạt Higgs trong thập kỷ qua bởi nó có thể làm sáng tỏ nhiều hiện tượng mà con người chưa thể giải thích.

Hàng tỷ USD đã được đổ vào các thử nghiệm trong máy gia tốc hạt lớn của CERN tại châu Âu. Ảnh: Discovery News.

Vào một ngày đẹp trời, bạn bước lên bàn cân để kiểm tra khối lượng cơ thể. Kim của bàn cân nhích tới số 60. Con số đó chính là lực hấp dẫn mà trái đất tác động lên cơ thể bạn. Lúc ấy, rất có thể bạn sẽ đặt câu hỏi: Tại sao mọi sự vật có khối lượng nhưng ánh sáng không có? Cái gì khiến cơ thể bạn có khối lượng?

AP cho biết, trong nhiều năm qua, giới khoa học dựa vào giả thuyết về một loại hạt để giải thích khối lượng của mọi vật trong vũ trụ. Đó là hạt Higgs. Leon Lederman, một nhà nghiên cứu từng đoạt giải Nobel Vật lý, gọi hạt Higgs là "hạt của Chúa". Ngày nay "hạt của Chúa" là thuật ngữ được sử dụng khá phổ biến.

Peter Higgs, một nhà vật lý người Anh, là người đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của hạt Higgs trong thập niên 60 của thế kỷ trước. Nó là mảnh ghép còn thiếu trong Mô hình chuẩn – một trong những giả thuyết vật lý được chấp nhận rộng rãi nhất trong việc giải thích mọi hiện tượng trong vũ trụ. Tuy là lý thuyết thành công, Mô hình chuẩn không giải thích được hiện tượng một số loại hạt (như photon) không có khối lượng, trong khi các loại hạt khác có khối lượng với mức độ không giống nhau. Nếu mọi hạt không có khối lượng, chúng sẽ di chuyển trong vũ trụ với tốc độ của ánh sáng và không thể liên kết với nhau để tạo nên khí, nước, hành tinh, ngôi sao và các dạng vật chất khác.

Giới khoa học tin vào sự tồn tại của hạt Higgs trong hơn 4 thập kỷ qua, song họ chưa bao giờ tìm thấy bằng chứng thực nghiệm về nó.

Để tìm ra bằng chứng, người ta phải đập vỡ các hạt cơ bản (như proton) rồi tìm kiếm hạt Higgs trong đống mảnh vỡ ấy. Các hạt cơ bản chỉ vỡ nếu chúng va vào nhau với vận tốc cực lớn. Chỉ những cỗ máy gia tốc khổng lồ mới có khả năng tạo ra lượng năng lượng đủ lớn để gây va chạm mạnh giữa các hạt. Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) và Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi (Fermilab) tại Mỹ đã tạo ra những cỗ máy như vậy. Nhưng 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. Các nhà vật lý của CERN và Fermilab đã thực hiện hàng nghìn tỷ vụ va chạm giữa các hạt để thu thập dữ liệu trong hơn 10 năm qua.

Để tìm ra hạt Higgs, các nhà khoa học phải đập vỡ các hạt cơ bản bằng cách cho chúng lao vào nhau với tốc độ cực lớn. Ảnh: MSNBC.

Nếu các nhà vật lý chứng minh được sự tồn tại của hạt Higgs, họ cũng sẽ đập tan những luận điệu hoài nghi về sự tồn tại của vật chất tối - thứ có thể chiếm tới 3/4 thành phần vũ trụ. Nhưng hạt Higgs không chỉ có ý nghĩa đối với vũ trụ xa xôi, mà còn mang đến nhiều lợi ích cho cuộc sống trên địa cầu.

"Với hạt Higgs, loài người sẽ có thêm một nguồn năng lượng mới và dồi dào. Ngoài ra hạt Higgs còn có thể giúp con người tạo nên những thành tựu công nghệ đột phá trong giao thông và viễn thông", Michio Kaku, một nhà vật lý của Đại học City tại Mỹ, phát biểu.

Hôm qua giới truyền thông đưa tin CERN đã mời Peter Higgs và 4 nhà vật lý hàng đầu thế giới tham dự một cuộc họp của họ tại thành phố Geneva, Thụy Sĩ. Động thái này khiến giới quan sát hy vọng CERN sẽ công bố bằng chứng xác thực về sự tồn tại của hạt Higgs.

Các nhà vật lý hạt luôn giữ thái độ vô cùng cẩn trọng đối với mọi phát hiện, 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. Tuy nhiên, cách thức kết hợp dữ liệu của hai nhóm nghiên cứu đang là vấn đề mà dư luận quan tâm.

"Kết hợp dữ liệu từ hai thử nghiệm về hạt là công việc phức tạp. Đó là nguyên nhân khiến nó tiêu tốn nhiều thời gian và cũng là lý do khiến chúng tôi không công bố kết quả kết hợp dữ liệu của CERN và Fermilab hôm 4/7", James Gillies, người phát ngôn của CERN, tuyên bố.

Minh Long
VnExpress

Cám ơn bài viết.