TiaSang
Thứ 3, Ngày 22 tháng 10 năm 2019
Khoa học và Công nghệ

LHC cần gia hạn 1 năm để tìm kiếm hạt Higgs

16/12/2010 16:18 -

Các nhà khoa học đang chuẩn bị kéo dài thời gian chạy máy gia tốc (Large Hadron Collider-LHC) lớn nhất Thế giới thêm một năm trong nỗ lực tìm kiếm hạt Higgs, loại hạt được cho là một phần trong cơ chế hình thành khối lượng ở các loại hạt khác.

Nếu kế hoạch này được thực hiện, máy gia tốc được đặt tại CERN, gần Geneva, Switzerland, sẽ chạy tới cuối năm 2012 — thay vì 2011 — trước khi ngừng hoạt động để nâng cấp. Nhóm điều hành cũng như hội đồng của CERN mong muốn kéo dài thời gian hoạt động của LHC vì tin rằng những phát kiến mới đang ở rất gần. 

Thực vậy, nhiều nhà vật lý coi việc tìm kiếm hạt Higgs như nguyên nhân tồn tại của LHC. Các nhà vật lý lý thuyết tin rằng hạt Higgs, cùng các trường liên quan, tạo ra khối lượng trong các hạt khác. Cơ chế này được coi là phần bổ sung cần thiết đối với “mô hình chuẩn” của vật lý hạt, bộ môn hiện đang gặp khó khăn trong việc lý giải nguồn gốc của khối lượng, và vì sao một số hạt nặng trong khi các hạt khác hầu như không có khối lượng. 

Săn tìm hạt Higgs
Ban đầu, có những nghi ngờ về việc liệu LHC có thể tìm ra được hạt Higgs dựa vào các nguồn năng lượng hiện có. Sau một tai nạn nghiêm trọng vào năm 2008, LHC chỉ hoạt động ở mức một nửa công suất. Các nhà quản lý CERN dự kiến sẽ ngừng hoạt động của cỗ máy trong vòng 15 tháng kể từ đầu năm 2012 để thu thập dữ liệu, và giúp cỗ máy nâng cấp về mức năng lượng đầy đủ. 

Nhưng nay cộng đồng khoa học cho rằng LHC có thể đạt được môi trường tiêu chuẩn để tìm ra hạt Higgs mà không nâng cấp. Theo đánh giá được coi là sát nhất của đa số các nhà vật lý hiện nay, hạt Higgs nặng khoảng 114 tới 600 gigaelectronvolts (109 electronvolts). Khối lượng của Higgs sẽ quyết định hạt có thể bị phân hủy ra sao, và khả năng tìm thấy được là ở mức nào. 

Hạt Higgs càng nặng thì càng dễ tìm thấy, Bertolucci- giám đốc điều hành nghiên cứu và tính toán của CERN nói. Hạt Higgs nặng thì sẽ dễ phân hủy thành các cặp hạt hiếm và nặng, được biết đến là các hạt W và Z. Các cặp hạt W và Z sẽ lộ diện rất rõ ràng giữa các hạt khác được tạo ra do LHC. Nhưng nếu hạt Higgs nhẹ hơn, dấu vết của nó sẽ bị trộn trong hỗn độn, khiến cho khó phát hiện hơn và đòi hỏi các nhà vật lý nhiều tháng để phân tích và sang lọc dữ liệu. 

Tuy nhiên, Bertolucci khẳng định ông "rất lạc quan" rằng LHC có thể phủ kín hầu như mọi lãnh địa nơi dự kiến có thể tìm thấy hạt Higgs. Cỗ máy đã hoạt động rất tốt sau vụ trục trặc năm 2008, và ông cho rằng nó sẽ cung cấp được lượng dữ liệu cần thiết trong giai đoạn hoạt động 2011-2012. Thêm vào đó, ông nói, các nhà quản lý nghĩ rằng họ có thể cho va đập các hạt ở mức 8 teraelectronvolts (TeV; 1012 electronvolts), từ mức năng lượng 7-TeV hiện nay, và vẫn thấp hơn nhiều so với mức năng lượng 14-TeV theo thiết kế của máy. 

Hướng tới mục tiêu
Các nhà vật lý làm việc tại các đầu máy tìm kiếm ủng hộ kế hoạch kéo dài thời gian hoạt động. “Ý kiến của cá nhân tôi cho rằng chúng ta cần phải dồn tất cả những gì đang có cho mục tiêu”, nhận định từ David Francis, nhà vật lý làm việc với đầu máy ATLAS, một trong hai đầu máy khổng lồ được xây dựng chủ yếu để tìm hạt Higgs. “Các thí nghiệm đang tiến triển tốt, cỗ máy đang hoạt động tốt”, nhận xét từ Joe Incandela, nhà vật lý từ trường University of California tại Santa Barbara và là phó đại diện phát ngôn tại đầu máy CMS, đầu máy lớn thứ hai trong cuộc truy tìm hạt Higgs. "Hãy thực sự thúc đẩy để chúng ta đạt được những dữ liệu hữu ích cho ngành vật lý”. 

Bertolucci cho rằng có cả những lý do chính trị để kéo dài thời gian vận hành này. Cỗ máy gia tốc lớn thứ 2 trên Thế giới, máy Tevatron tại phòng thí nghiệm Fermilab ở Batavia, Illinois, Mỹ, đang bám sát gót LHC, và nếu cỗ máy này tiếp tục chạy, nó có thể vượt mặt LHC. Hơn nữa, các kế hoạch liên quan tới vật lý năng lượng cao, và cả các kế hoạch của Thế giới cho thế hệ máy gia tốc mới, đang đối diện với những quyết định lớn và sẽ chịu nhiều ảnh hưởng từ kết quả mà LHC đạt được. 

Nhưng duy trì cỗ máy chạy thêm một năm sẽ kéo theo cả những hậu quả. Kết cấu siêu dẫn tinh xảo của LHC sẽ phải được bảo dưỡng nhiều hơn. Các nguồn tài nguyên dành cho tính toán sẽ phải xử lý nguồn dữ liệu khổng lồ mà cỗ máy tìm thấy. 

Các nhà quản lý nhận ra những khó khăn này, nhưng Bertolucci nói rằng họ có động cơ mạnh mẽ để kéo dài đợt vận hành. “Nếu chúng tôi dừng lại, thì có 3000 người vẫn đang chờ đợi kết quả dữ liệu, và chúng tôi sẽ chẳng thể về tới nhà mà lốp xe không bị xiên thủng”. 

Quyết định chính thức sẽ được thảo luận tại thị trấn Chamonix của Pháp vào cuối tháng 1, và sẽ được đưa ra chính thức sớm sau đó. 

(Geoff Brumfiel, Nature News)

 

Tags: