Chuẩn bị cho thử nghiệm vật lý lớn nhất trên trái đất.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế gồm 2.000 nhà khoa học, dẫn đầu bởi giáo sư Tejinder Virdee thuộc Khoa Vật Lý Trường Imperial College London đang đẩy nhanh quá trình chuẩn bị cho thử nghiệm vật lý lớn nhất thế giới từ trước đến nay. Cuộc thử nghiệm sẽ bắt đầu vào năm sau tại viện CERN (Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu) gần Geneva, Thụy Sĩ.

Giáo sư Virdee là nhà khoa học đứng đầu “cuộc thử nghiệm bằng máy dò tìm phần tử Compact Muon Solenoid” (CMS), nhằm tìm ra những phần tử mới, những lỗ đen nhỏ để giải mã được những bí ẩn của vũ trụ như là khối lượng có từ đâu, có bao nhiêu chiều và cái gì cấu tạo nên vật chất đen.

Chiếc máy dò tìm phần tử CMS khổng lổ đang được ráp lắp từng bộ phận một dưới dự giám sát của giáo sư Tejinder Virdee của trường Imperial College London. (Ảnh: Sciencedaily)

Các hạt là những thành phần cấu tạo nên vật chất và thậm chí nhỏ hơn cả nguyên tử. Các nhà khoa học hy vọng rằng thử nghiệm CMS có thể còn giúp họ có được một khái niệm thống nhất có thể giải thích được tất cả các hiện tượng vật lý – một khái niệm mà đến giờ các nhà khoa học vẫn chưa có được.

Cho đến nay đã có hàng ngàn nhà khoa học và kỹ sư tham gia thử nghiệm CMS. Họ đã thiết kế và chế tạo máy dò tìm phần tử khổng lồ trong vòng 15 năm. Chiếc máy này hiện đang được hạ thấp xuống dần vào một căn phòng nằm dưới đất, nằm bên dưới thị trấn Cessy của Pháp 100m, gần biên giới Thụy Sĩ.

Năm sau, máy gia tốc phân tử Large Hadron Collider của viện CERN sẽ bắt đầu hoạt động. Chiếc máy sẽ làm tăng tốc các chùm phần tử vòng quanh đường hầm hình tròn dài 27km, nằm bên dưới thị trấn Cessy thuộc Thụy Sĩ/ Pháp. Các phần tử này sau đó va chạm với nhau – với năng lượng lớn hơn rất nhiều so với bất cứ thử nghiệm nào trước đây – ở một vị trí chính xác, nơi những phần tử di chuyển qua máy dò tìm CMS.

Giáo sư Virdee giải thích: Khi phần tử va đập mạnh vào nhau bên trong máy dò CMS, thì sự va đập này sẽ tạo ra trạng thái năng lượng rất lớn, trạng thái năng lượng này tương tự như trạng thái năng lượng xảy ra trong những thời điểm đầu tiên của vũ trụ, ngay sau vụ nổ Big Bang.

Các điều kiện độc nhất vô nhị tạo ra do sự va đập sẽ tạo ra các phần tử mới, những phần tử mà có thể cũng tồn tại trong những thời điểm ban đầu của vũ trụ. Các hạt được tạo ra sẽ bay xa ra khỏi nơi xảy ra sự va đập theo nhiều hướng. Các lớp khác nhau của chiếc máy dò tìm phức tạp, sẽ tính toán các đặc tính của những hạt này, dò tìm hướng đi và xác định năng lượng của chúng. Một nam châm cực mạnh bên trong máy dò sẽ bẻ cong đường đi của các phần tử tích điện, giúp chúng ta xác định được các loại phần tử khác nhau được tạo ra trong vụ va đập.

Một trong các phần tử mà giáo sư Virdree và các đồng nghiệp hy vọng dò tìm được là phần tử Higgs-Boson, một phần tử mới được xác nhận trong lý thuyết nhưng trên thực tế nó chưa được tìm thấy bao giờ. “quả là một chuyện phi thường nếu chúng tôi tìm được, lần đầu tiên từ trước đến nay, sự tồn tại của phần tử Higgs-Boson,” Giáo sư Virdee nói.

“Các nhà khoa học tin rắng phần tử Higgs-Boson là hạt cung cấp khối lượng cho các hạt khác như hạt electron và nhiều hạt khác. Nếu chúng ta có thể chứng minh nó tồn tại qua thí nghiệm này, chúng ta sẽ có một bước tiến rất lớn trong việc hiểu được trọn vẹn cách thức mà vũ trụ hoạt động và hiển nhiên là những chuyện xảy ra ở những thời điểm ngay sau khi vũ trụ hình thành.”

Máy dò tìm CMS là một trong 4 thử nghiệm được định vị tại các vị trí khác nhau trong vành khung dài 27km của máy gia tốc của viện CERN. Việc chế tạo máy CMS là cả một nỗ lực quốc tế, trong đó các phần khác nhau của những lớp khác nhau của máy được chế tạo bởi các nhà khoa học đến từ 37 nước khác nhau trên thế giới.

Các thành phần cấu tạo của CMS với trọng lượng nặng 2000 tấn, đang được hạ thấp dần xuống, bằng một cần cẩu đặc biệt, xuống dưới độ sâu100m vào một căn phòng dưới đất, nơi chúng sẽ được lắp ráp lại và chuẩn bị cho việc thu dữ liệu trong suốt năm sau. Theo dự tính, máy gia tốc sẽ bắt đầu hoạt động ngay trước giáng sinh 2007, và vào thời điểm đó, các dữ liệu sẽ bắt đầu được ghi lại.

Thanh Vân