Bí ẩn những cuộc săn lùng 'hạt ma'

Để bắt được “hạt ma”, các nhà khoa học đã xây dựng những máy dò khổng lồ với kích cỡ tương đương 1 bể bơi Olympic và lấp đầy chúng bằng 70.000 tấn chất lỏng. Những máy dò này được đặt ở vị trí sâu 4.850 feet dưới lòng đất trong một mỏ vàng bị bỏ hoang. Và nếu tất cả mọi việc đều diễn ra đúng với kế hoạch, thí nghiệm này sẽ cho chúng ta câu trả lời của những bí ẩn lớn nhất trong vũ trụ.

“Hạt ma” mà các nhà khoa học đang tiến hành tìm là neutrino, với kích cỡ hạt lượng tử và tốc độ di chuyển nhanh tới mức xuyên thời gian.

Chúng không tương tác với bất cứ vật gì. Có khoảng 65 tỉ neutrino đang bay xuyên qua bạn vào thời điểm này. Chúng là một trong những hạt cơ bản cấu thành ra mọi vật chất đang tồn tại, bao gồm cả con người chúng ta và chúng thuộc về Mô hình chuẩn của Vật lý hạt.

Mô hình chuẩn của Vật lý hạt tương đương với bảng tuần hoàn nguyên tố của hóa học. Nó bao gồm 12 hạt vật chất và hạt tương tác. Neutrino được coi là ngoại lệ của Mô hình chuẩn bởi vì chúng chỉ tương tác thông qua tương tác hạt nhân yếu và tương tác hấp dẫn, bởi vậy nên rất khó để có thể phát hiện ra chúng. Chúng cũng là trung tâm của một trong những câu hỏi quan trọng nhất trong thế giới quanh ta: Tại sao chúng ta bắt đầu tồn tại sau vụ nổ Big Bang?

Để tìm ra câu trả lời, các nhà vật lý học đang xây dựng thí nghiệm ở những địa điểm đặc biệt để bắt các hạt này. Những máy dò này được xây dựng bằng kỹ thuật ưu việt nhất. Một trong số chúng là Ice Cube, cỗ máy dò neutrino gigaton nằm ở vị trí sâu 2.000 mét trong lòng Nam cực.

Chiếc máy thứ 2 là Super Kamiokande của Nhật Bản - máy dò chứa 50.000 tấn nước tinh khiết nằm trong lòng 1 ngọn núi. Thứ 3 là máy SNOLAB, nằm trong một hầm mỏ niken còn đang hoạt động ở Canada. Cuối cùng là KM3net nằm dưới đáy biển Địa Trung hải.

Các thiết bị này được đặt sâu trong lòng đất là để tránh khỏi các tia vũ trụ vốn không ngừng được sản sinh và rọi xuống Trái đất xuyên qua tầng khí quyển. Và chiếc máy dò neutrino mới nhất bắt đầu được khởi công là DUNE, viết tắt cho Deep Underground Neutrino Experiment (thí nghiệm Neutrino sâu dưới lòng đất).

DUNE là thí nghiệm neutrino lớn nhất từng được thực hiện trên thế giới. Thí nghiệm này được coi là lớn nhất bởi vì họ sẽ sử dụng một chùm hạt từ phòng thí nghiệm Fermilab ở Chicago để bắn các neutrino và phản neutrino xuyên qua lòng Trái đất trong 1 chuyến đi dài 800 dặm tới miền Nam Dakota, nơi chúng sẽ được phát hiện.

DUNE là công trình khổng lồ và việc hoàn thành thi công để đưa nó vào hoạt động phát mất gần 10 năm nữa. Theo các nhà khoa học thì công việc đưa công trình này vào vận hành sẽ không thể trước được năm 2027. DUNE mang hy vọng cung cấp cho các nhà khoa học hiểu biết toàn diện hơn về vũ trụ mà chúng ta đang sống hoặc mở ra một ngành hoàn toàn mới trong lĩnh vực nghiên cứu Vật lý.

Lê Đức (Theo Seeker)