Bison – Sứ giả của tự nhiên ở Fermilab

Trên mặt tiền của khoa học, Fermilab giữ một kết nối bền chặt với thiên nhiên và lịch sử nơi mình đặt các cỗ máy gia tốc hiện đại, thông qua sứ giả của tự nhiên – những con bò bison châu Mỹ.

Mỗi khi nhắc đến Fermilab, tên gọi đầy đủ là Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia Fermi, người ta thường nhớ đến một phòng thí nghiệm quốc gia chuyên về vật lý hạt của Bộ Năng lượng Mỹ nằm ở Batavia gần Chicago, Illinois. Tương tự như người anh em của mình là CERN ở châu Âu, Fermilab nghiên cứu về những hạt nhỏ nhất, các khối cơ bản tạo nên vật chất và vũ trụ. “Trong quá khứ, chúng ta khám phá thế giới về mặt địa lý – tìm ra những lục địa và đại dương mới. Trong thời đại của chúng ta, thách thức bậc nhất nằm trong việc nghiên cứu những điều chưa biết về tự nhiên và con người… Việc mở rộng biên giới của vật lý năng lượng cao và những hạt nhỏ vô hạn là một thách thức với bộ óc con người. Nếu chúng ta có thể chạm đến và băng qua các biên giới đó, thế hệ chúng ta có thể đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử nhân loại” – câu nói của M. Stanly Livingstone, đồng phát minh cyclotron với nhà vật lý đoạt giải Nobel năm 1939 Ernest Lawrence và là phó giám đốc thế hệ đầu của Fermilab, được trích lại trong cuốn Fermilab: Physics, the Frontier, and Megascience (Fermilab: Vật lý, biên giới và siêu dự án khoa học) đã nói lên sứ mệnh của phòng thí nghiệm này.

Trong phần giới thiệu về cuốn sách đó, ba nữ tác giả – những nhà nghiên cứu về lịch sử khoa học Mỹ, sau khi giải thích một cách sơ bộ về cách thức các nhà vật lý làm việc trên các cỗ máy gia tốc hạt nổi tiếng ở đây đã đem lại những khám phá lớn như quark đáy vào năm 1977, quark đỉnh vào năm 1995, không quên ghi thêm một câu gợi trí tò mò “Thật kỳ lạ là thế giới tự nhiên nơi đặt Fermilab vẫn còn giữ được nét nguyên sơ như thế kỷ trước. Thậm chí còn có một đàn bò ở đó”.

Một đàn bò ở nơi được coi là mặt tiền khoa học ư? Nghe có vẻ khó tin nhưng trong mấy chục năm qua, chúng đã là một phần không thể thiếu của Fermilab và chiếm một chỗ trong logo mang tính biểu tượng của Fermilab.

Mối liên hệ với tự nhiên ở biên giới khoa học

Đó là ý tưởng của Robert R. Wilson, nhà vật lý Mỹ tham gia dự án Manhattan và là người sáng lập ra Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia, nơi vào năm 1974 đã mang tên Fermilab để tưởng nhớ Enrico Fermi, người được trao giải Nobel Vật lý năm 1938. Năm 1969, Robert Wilson đã viết một “đề xuất bằng máu” gửi Glenn T. Seaborg, người được trao giải Nobel Hóa học vào năm 1951 là Chủ tịch Ủy ban Năng lượng nguyên tử Mỹ, trong đó cam kết về một cơ sở nghiên cứu khoa học đỉnh cao cùng cỗ máy gia tốc mới với kinh phí đầu tư không vượt quá 250 triệu USD, không đắt đỏ như CERN hay Brookhaven, và vẫn có thể đem lại cho Mỹ những hiểu biết mới, “không liên quan trực tiếp đến an ninh quốc gia nhưng đem lại thêm giá trị cho quốc gia này”.

Ông được giao một địa điểm rộng 6.800 acre tại Batavia, Illinois – nơi được chọn một phần vì chính di sản khoa học của Enrico Fermi, người tạo ra chuỗi phản ứng phân hạch có kiểm soát đầu tiên ở trường Đại học Chicago vào năm 1942. Ngoài diện tích được dùng để xây các phòng thí nghiệm, Wilson dành khoảng 1.000 acre để phục hồi đồng cỏ tự nhiên và sau đó, trước sự ngỡ ngàng của mọi người, mang về năm con bò bison châu Mỹ, trong đó có bốn con cái và một con đực. Theo giải thích của ông, đó là một cách “để ghi nhận và tăng cường sự kết nối của Fermilab với di sản đồng cỏ mà chúng ta được thừa hưởng”.

Những con bò bison thu hút sự chú ý của Wilson bởi chúng gần như bị tuyệt chủng sau các cuộc săn bắn tàn sát vào thế kỷ 19, dù từng hiện diện đông đảo theo đàn trên hầu khắp đồng cỏ Bắc Mỹ. Loài động vật móng guốc này có bộ lông xù xì, dài, màu nâu sẫm vào mùa đông và chuyển sang màu nhạt hơn vào mùa hè. Chúng thường nặng từ khoảng gần 400 kg đến một tấn. Nếu ở ngoài tự nhiên, chúng ăn cỏ, cây con thì ở đây, thực đơn hằng ngày của chúng được bổ sung hạt, cỏ khô và thậm chí cả vitamin.

Theo các ghi chép về trắc địa bang Chicago từ năm 1840, khu vực thuộc Fermilab là “những đồng cỏ giàu có hàng đầu”, “vùng đất màu mỡ và phù hợp với trồng trọt”. Nhưng khi họ đến nơi này, các đồng cỏ của Illinois đã biến mất vì trở thành nơi trồng đậu tương và ngô. Do đó, cùng với việc gây dựng đàn bò bison thì Fermilab cần phục hồi đồng cỏ. Một trong những người ông mời hỗ trợ Fermilab là giáo sư hóa sinh Bob Betz. Trong cuốn sách The Prairie of the Illinois Country (Những cánh đồng cỏ ở hạt Illinois), Betz kể lại cuộc gặp mặt Robert Wilson lần đầu tiên và câu hỏi đầu tiên ông đặt ra là “mất bao nhiêu lâu để phục hồi một cánh đồng?”. Betz biết nỗ lực này có thể mất hàng thập kỷ nhưng khi trả lời, ông đã giảm một chút thời gian: năm, mười, có thể là 20 năm. Wilson trầm tư một lúc rồi đáp “nếu như vậy thì tôi cho là chúng ta phải bắt đầu công việc ngay chiều nay”. Từ năm 1975, Ủy ban Đồng cỏ Fermilab (Fermilab Prairie Committee) thu hút các thành viên của phòng thí nghiệm và cả tình nguyện viên để đưa khu vực này trở lại với tình trạng ban đầu của chúng. Khi Betz mất vào năm 2017, toàn bộ đồng cỏ ở Fermilab đều được mang tên ông.

Địa điểm Wilson chọn thả đàn bison ở ngay bên cạnh tòa nhà nay mang tên ông (Wilson Hall) và bên cạnh hai cánh đồng cỏ rộng lớn, bên dưới lòng đất là những cỗ máy gia tốc nổi tiếng như Tevatron – thiết bị phát hiện ra quark đỉnh năm 1995. Dù có thể chăm lo cho một đàn bison chừng 75 con nhưng để đảm bảo cho chúng thoải mái, Fermilab thường duy trì số lượng khoảng 40 con. Hằng năm, người ta bán đi một số con cho các Công viên thiên nhiên quốc gia, đồng thời mua một số con khác để duy trì tính di truyền lành mạnh của bầy. Nhờ vậy những con bison ở Fermilab có tiếng là to lớn và khỏe mạnh.

Nhưng rút cục, những người thực tế vẫn đặt câu hỏi “liệu những con bison còn đem lại gì cho Fermilab?”.

Bison hay boson?

Ở Fermilab, những con bò bison nổi tiếng không kém gì các boson, một loại hạt cơ bản tồn tại ở một thời gian cực ngắn rồi phân rã sang các dạng hạt khác, mà các nhà vật lý ở đây nghiên cứu. Vào thời điểm ban đầu gây đàn bison ở Fermilab, cũng có những tin đồn thổi hư cấu rằng những con vật móng guốc to lớn này có vai trò giống như những con chim hoàng yến ngày trước như những chiếc máy Geiger sống vẫn theo những người thợ xuống mỏ than để kịp thời phát hiện những khí độc bất thường. Vậy có thể có những nguy hiểm phóng xạ lan truyền trong không khí từ hoạt động của các máy gia tốc hạt? Nếu đặt câu hỏi này thì ngay cả Cleo Garcia, người phụ trách trông nom đàn bò, Dave Shemanske, người quản lý các con đường và đồng cỏ, Ryan Campbell, nhà sinh thái học, hay bất cứ ai ở Fermilab hẳn cũng cười bò. Bởi sự vận hành của các máy gia tốc như Tevatron đều tuân theo các quy định chặt chẽ của khoa học, đảm bảo an toàn cho mọi người và môi trường. Hằng năm, Fermilab đều tiến hành đánh giá môi trường và theo nhận xét của Dave Shemanske thì “chúng tôi có một môi trường đạt tiêu chuẩn thế giới”.

Với các nhà vật lý, những con bò bison có một giá trị đặc biệt, không chỉ vì nó kết nối trực tiếp với di sản đồng cỏ mà Fermilab đang thừa hưởng mà còn một nguyên nhân khác: chúng khiến họ cảm thấy thư giãn và gắn bó hơn với không gian khoa học này. Mọi người thích trò chuyện về bison cũng như họ thích nói về Fermilab. Ngoài các trao đổi về công việc và những câu chuyện xảy ra trong phòng thí nghiệm, họ có thể tán gẫu và đùa vui với nhau về những con bò bison qua hàng thập kỷ mà không thấy nhàm chán. Thậm chí nó còn gây hứng thú hơn cả những “huyền thoại” phòng lab như chuyện vào năm 1972, phòng điều khiển trung tâm bối rối khi một thành viên mới sơn màu xanh lá cho các khối nam châm hình xuyến trong khi màu quy định của họa sĩ Angela Gonzales – thành viên thứ 11 của Fermilab, là xanh lam.

Ngay thời điểm ban đầu, Wilson đã thấy rõ vai trò của bison với Fermilab cũng như tầm quan trọng của sự giao hòa giữa nghệ thuật và khoa học, quảng bá khoa học. Đó là lý do ông mời Angela Gonzales, một nữ nghệ sĩ thiết kế tài năng về làm việc tại Fermilab. Angela Gonzales đã thực hiện ý tưởng của Wilson muốn thể hiện về mặt thị giác một phòng thí nghiệm đổi mới và sáng tạo, phản chiếu nó bằng màu sắc, điêu khắc, kiến trúc… Trong suốt ba thập kỷ làm việc tại Fermilab, bà đã tạo nên những nét đặc sắc và tính thẩm mĩ của gần như mọi khía cạnh của nơi này. Angela Gonzales thiết kế logo chính thức cho Fermilab – một sự kết hợp giữa hình ảnh các nam châm lưỡng cực và tứ cực sử dụng trong các máy gia tốc để định hướng các chùm hạt, và một thiết kế đồ họa trở thành biểu tượng phi chính thức – một thiết kế ấn tượng và hài hòa đến lạ lùng với các chi tiết là tòa nhà trung tâm (Wilson Hall), logo, máy gia tốc, các hạt quark, meson, boson và dĩ nhiên cả sứ giả của tự nhiên là những con bison.

Ở Fermilab, tưởng chừng như những con bison mới là nhân vật trung tâm. Mùa sinh sản của chúng, vào đầu xuân, khi thời tiết bắt đầu ấm áp và dễ chịu hơn. Những người ở đây gọi đó là “baby bison time” hệt như cách họ gọi “beam time” – thời gian được phân bổ cho một nhà nghiên cứu để họ sử dụng một chùm hạt từ một máy gia tốc. Mỗi năm, Fermilab đón chào khoảng 15 đến 20 thành viên mới. Vào thời điểm đó, trên trang web của Fermilab thường có những thông tin ngắn gọn nhưng đầy hào hứng về những chú bison con, đặc biệt là sự chào đời của nhân vật đầu tiên. Không chỉ riêng Fermilab mà cả các báo địa phương cũng đưa tin về ‘sự kiện’ này, coi nó quan trọng không kém các khám phá của Fermilab.

Sự hiện diện của những chú bison con là niềm tự hào của Fermilab và việc đặt tên cho chúng đã được họ gọi là “truyền thống yêu thích”. Năm 2016, chủ đề đặt tên cho bison cũng gây xôn xao cộng đồng vật lý khi trên tài khoản Twitter của Fermilab xuất hiện câu hỏi “Bạn có thể đặt tên cho chú bison đáng yêu này chứ?”, đi kèm bức ảnh một con bison vài ngày tuổi bên bà mẹ to lớn của mình. Thật bất ngờ là chỉ trong một ngày, họ nhận về tới 260 phản hồi từ trong và ngoài nước Mỹ, trong đó có những đề xuất hài hước “Higgs Bison” (ghép với tên hạt Higgs boson) hay Niels Bohrson (ghép với tên nhà vật lý đoạt giải Nobel năm 1922 Niels Bohr). Dẫu việc đặt tên có thể khiến một vài gương mặt nghiêm túc nhíu mày nhưng rõ ràng, nó cho thấy bison được yêu mến ở nơi này.

Tình cảm đó không chỉ bó hẹp trong cộng đồng vật lý mà còn với cả khách tham quan Fermilab – những người có thể tự do ra vào Fermilab mà không mất vé, không cần đăng ký trước, chỉ cần tấm thẻ căn cước, trong hầu hết mọi ngày trong tuần. Fermilab thú nhận một sự thật là nhiều người đến đây không chỉ vì tò mò với hoạt động ở tiền đồn khoa học mà vì những chú bò bison. Với họ, đặc biệt là bọn trẻ, dường như có sức hút mãnh liệt từ những chú bò màu nâu uy nghi và bình thản đi lại trong khu vực có rào chắn hơn là các cỗ máy gia tốc, khiến tất cả những ai đến đây cũng đều phải dừng chân ngắm nhìn. Cleo Garcia, người phụ trách đàn bison ở Fermilab, luôn miệng nhắc nhở khách tham quan là dẫu bison có vẻ điềm đạm thì chúng vẫn có những đặc tính của một loài động vật hoang dã chưa được thuần hóa. Giống như các nhà vật lý, chúng vẫn được coi là bí ẩn, kỳ quặc và thích gây gổ, vì vậy “đừng bao giờ quay lưng lại với một con bison”, lời khuyến cáo của Fermilab, hàm ý như “đừng bao giờ cãi nhau với một nhà vật lý”.

Tuy nhiên, đó chỉ là lời cảnh báo cẩn thận bởi những chú bison ở Fermilab chưa gây ra một vụ đáng tiếc nào với khách tham quan. Chúng vẫn điềm tĩnh đi dạo trên cánh đồng của mình, thậm chí chẳng thèm để ý đến một vài chú sói đồng cỏ chạy qua mũi mình như mấy gã nghịch ngợm trên đường phố. Có lẽ, việc thu hút chúng hơn cả đám đông màu sắc ngoài hàng rào là chiếc xe bán tải màu bạc mà Garcia vẫn dùng để chở cỏ khô và viên thức ăn bổ sung. Chúng vẫn thường đua tốc độ với chiếc xe ngoài hàng rào này để mong được cho ăn thêm.

Theo thời gian, bison đã trở thành một biểu tượng gắn liền với Fermilab, ngay cả bài viết chúc mừng “người anh em” Fermilab ở tuổi 50 thì CERN cũng không quên dành một dòng cho chúng. Rõ ràng, đàn bison có thể không những là tâm điểm của phòng thí nghiệm này trong vòng hơn 50 năm qua mà cả trong thời gian tới, khi tâm điểm của vật lý năng lượng cao vẫn được đặt dưới những đôi móng guốc của chúng. □

Tô Vân tổng hợp

Nguồn: Fermilab: Physics, the Frontier, and Megascience