TiaSang
Thứ 7, Ngày 4 tháng 4 năm 2020
Khoa học và Công nghệ

Nhóm nghiên cứu Vật lý năng lượng cao và vũ trụ học (ĐH Phenikaa): Tìm câu trả lời về bí ẩn vũ trụ

02/01/2020 07:00 - Anh Vũ

Với mong muốn giải đáp những vấn đề cơ bản của lịch sử vũ trụ cũng như câu hỏi muôn thuở “vì sao chúng ta tồn tại”, PGS. TS Phùng Văn Đồng và nhóm nghiên cứu mới thành lập của anh tại trường Đại học Phenikaa đã gia nhập cộng đồng vật lý năng lượng cao và vũ trụ học thế giới trong tâm thế “không chỉ nắm bắt những chủ đề nóng mà còn có thể hợp tác nghiên cứu”.


Nhóm HEPC trong ngày ra mắt nhóm nghiên cứu mạnh của trường Đại học Phenikaa: nghiên cứu sinh Nguyễn Tuấn Duy, PGS. TS Phùng Văn Đồng, TS. Shingo Takeuchi, TS. Ngô Hải Tân, TS. Dương Văn Lợi với TS. Hồ Xuân Năng, tổng giám đốc tập đoàn Phenikaa và GS. TS Phạm Thành Huy, hiệu trưởng ĐH Phenikaa.

Ý tưởng thành lập một nhóm nghiên cứu, thậm chí là nhóm nghiên cứu mạnh, trong trường đại học hay đơn vị nghiên cứu của Việt Nam không còn là điều gì quá mới mẻ. “Vấn đề quan trọng là nhóm nghiên cứu ấy sẽ phát triển ra sao và kết quả nghiên cứu có xứng đáng với tiêu chí mạnh hay không”, GS. TS Nguyễn Văn Chiến, chủ tịch Hội đồng ngành Vật lý (Quỹ NAFOSTED) từng cho biết như vậy trong một cuộc trao đổi vào năm 2017. 

Đây chính là vấn đề khiến PGS. TS Phùng Văn Đồng suy nghĩ từ khá lâu, dù anh đã gây dựng cho mình một nền tảng nghiên cứu tốt và có một nhóm nghiên cứu riêng từ khi còn làm việc tại Trung tâm Vật lý lý thuyết (Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), nơi anh được bổ nhiệm vị trí phó giám đốc. Khi đó, nhóm nghiên cứu của anh đã xác định được hướng nghiên cứu về vật chất tối, nguồn gốc khối lượng hạt neutrino, bất đối xứng vật chất và phản vật chất, lạm phát vũ trụ; hằng năm nhóm có khoảng 5 bài báo trên các tạp chí top của Q1, còn bản thân anh đã được trao giải thưởng Tạ Quang Bửu trẻ năm 2016 với công trình “3-3-1-1 model for dark matter” (Mô hình 3-3-1-1 cho vật chất tối) đăng trên tạp chí Physical Review D. Vậy điều gì khiến anh quyết định rời nơi chốn quen thuộc và phải mất công tiếp tục gây dựng nhóm nghiên cứu? “Ngồi ở đâu cũng nghiên cứu cơ bản được nhưng tôi quyết định chuyển sang đây để có điều kiện mở rộng nhóm và nâng cao chất lượng nghiên cứu bởi sau một thời gian, nhóm nghiên cứu của tôi đã đạt đến điểm cực đại, muốn phát triển thêm thì cần có sự đầu tư mới. Rất khó làm được điều đó ở các viện nghiên cứu nhà nước”, PGS. TS Phùng Văn Đồng chia sẻ lý do vì sao anh đến với trường Đại học Phenikaa sau 15 năm làm việc ở Viện Vật lý.

Mở rộng phạm vi thảo luận

Lập nhóm nghiên cứu khoa học cơ bản trong một trường đại học tư – điều từ trước đến nay vẫn chỉ thuộc phạm vi hoạt động của những cơ sở nghiên cứu của nhà nước, có phải PGS. TS Phùng Văn Đồng “chơi ngông”, chưa tính toán đến những yếu tố rủi ro có thể xảy ra? Với tầm nhìn bao quát và chín chắn của người trưởng thành hơn độ tuổi mình, PGS. TS Phùng Văn Đồng cho biết, “nhìn bên ngoài thì ít ai thấy mối liên hệ giữa nghiên cứu của nhóm tôi với nghiên cứu của các nhóm khác cũng như với các nhiệm vụ đào tạo trong trường đại học, nhưng thực ra điều đó nằm ngay trong bản chất của KH&CN: một người nào đó, một quốc gia nào đó muốn làm chủ công nghệ thì họ phải bắt đầu từ những kiến thức khoa học cơ bản nhất, khi đó họ mới hiểu và phát triển cũng như ứng dụng được công nghệ”.

Đó là một phần lý do vì sao hồ sơ lập nhóm nghiên cứu mạnh của PGS. TS Phùng Văn Đồng đã được ban giám hiệu trường Đại học Phenikaa và ban cố vấn đồng ý tức thì. Kinh nghiệm của người nhiều năm nghiên cứu và công bố tốt đã giúp anh xác định được “đường đi, nước bước” của nhóm nghiên cứu Vật lý năng lượng cao và vũ trụ học (High Energy Physics and Cosmology --- HEPC) trong nhiều năm tới, với một phạm vi nghiên cứu trải rộng từ thang Planck, nơi hấp dẫn lượng tử bắt đầu chi phối BigBang, mở tới các kích thước hạt cơ bản được thiết lập bởi Mô hình chuẩn, đến các cấu trúc thang lớn được xác định bởi Lý thuyết vũ trụ chuẩn. “Xuất phát điểm của tôi là vật lý hạt cơ bản nhưng theo thời gian thì vấn đề của nó lại liên quan đến vũ trụ sớm, vì vũ trụ sớm là hệ lượng tử có chứa mọi hạt cơ bản. Bản thân vũ trụ học cũng là một phòng thí nghiệm vật lý năng lượng cao và những nghiên cứu về hạt cơ bản đều có liên quan trực tiếp đến lịch sử vũ trụ”, anh giải thích những nguyên cớ dẫn mình tới việc lập hướng nghiên cứu lâu dài cũng như hình thành bộ khung của nhóm, nhằm tìm quy luật liên hệ vật lý hạt cơ bản và vũ trụ học.

Mặc dù tuổi đời của nhóm HEPC mới vỏn vẹn chưa đầy năm nhưng những vấn đề mà các thành viên của nó đang quan tâm và thảo luận với các đồng nghiệp quốc tế thông qua các nghiên cứu cũng như công bố về các vấn đề như cơ chế khối lượng hạt neutrino và các hệ quả vũ trụ học (bất đối xứng vật chất phản vật chất, vật chất tối, năng lượng tối, lạm phát và hâm nóng vũ trụ, v.v.), các dị thường trong va chạm, rã, dao động và tính chất hạt, bảo toàn CP mạnh, số lepton và baryon, siêu đối xứng, chiều thêm, đối xứng chuẩn mở rộng. Thoạt nhìn, những vấn đề này không có gì mới so với nội dung mà nhóm nghiên cứu của PGS. TS Phùng Văn Đồng đã thực hiện khi còn ở Viện Vật lý, tuy nhiên điều cốt yếu là “khi sang đây, chúng tôi có thể mở rộng nghiên cứu theo các hướng khác nhau, nhằm tìm các quy luật và giải mã lịch sử tiến hóa của vũ trụ kể từ Big Bang, sau đó vũ trụ lạm phát và hâm nóng, sinh khối lượng neutrino, vật chất tối, vật chất thông thường, động lực hình thành các thiên hà và sao, suy sụp sao, sao lùn trắng, sao neutron, lỗ đen và các kỳ dị khác trong vũ trụ, tương lai vũ trụ ra sao”, anh nói.<

Hiện tại, bên cạnh việc duy trì và mở rộng mối quan hệ hợp tác quốc tế của mình, PGS. TS Phùng Văn Đồng đã tập hợp được một lực lượng nòng cốt đủ mạnh để có thể triển khai những dự định của mình, ví dụ nghiên cứu sâu về BigBang và lỗ đen với sự đóng góp chủ lực của TS. Shingo Takeuchi, chuyên nghiên cứu về lượng tử hóa trường hấp dẫn từng có nhiều bài đăng trên Physical Review Letters, hoặc tiến hóa của các sao và sao neutron với sự tham gia của TS. Ngô Hải Tân, nghiên cứu về vật lý hạt nhân thiên văn, hoặc sự cộng tác của TS Đỗ Quốc Tuấn, chuyên gia về hấp dẫn nhiều chiều, năng lượng tối, lỗ đen, giành giải trẻ Tạ Quang Bửu 2018 với công trình “Higher dimensional nonlinear massive gravity” (Lý thuyết hấp dẫn phi tuyến nhiều chiều có khối lượng) trên tạp chí Physical Review D, TS Dương Văn Lợi hỗ trợ nghiên cứu về vật lý hạt cơ bản. Do đó ngay khi trong giai đoạn xây dựng nền tảng thì HEPC đã có được 8 công trình, trong đó 5 công trình đã xuất bản và 3 công trình đang phản biện trên các tạp chí top Q1. 

Sau những nỗ lực tuyển người và gây dựng nhóm, những tưởng kết quả bước đầu này sẽ khiến PGS. TS Phùng Văn Đồng hài lòng phần nào nhưng thật bất ngờ là anh vẫn suy tư về khoảng cách tồn tại giữa HEPC với các nhóm nghiên cứu mạnh quốc tế, “công việc nhóm làm mới chỉ là phần nhỏ vì thật ra, cường độ lao động của nhóm vẫn chưa được như họ”. Anh lý giải, “việc có những công bố đó mới chỉ chứng minh được là mình đã lập được một nhóm nghiên cứu có tiềm năng và thảo luận được một số vấn đề quốc tế quan tâm thôi, còn theo tiêu chuẩn nhóm nghiên cứu mạnh của quốc tế thì nhóm mình còn cách họ xa lắm. Theo quan sát của tôi, với khoảng 5 thành viên thì những nhóm nghiên cứu mạnh của thế giới trong lĩnh vực có từ 15 đến 20 bài tốt mỗi năm là bình thường. Khi nào HEPC đạt được mức hiệu suất công bố tốt như thế thì mới thực sự là mạnh”. 

Lộ trình trở thành nhóm nghiên cứu mạnh thực thụ

Mơ ước tạo dựng được một nhóm nghiên cứu tương đương với các nhóm nghiên cứu mạnh quốc tế đã thôi thúc PGS. TS Phùng Văn Đồng lập một kế hoạch phát triển dài hạn: xây dựng Phòng Vật lý năng lượng cao và vũ trụ học, gồm các nhóm nghiên cứu lý thuyết, hiện tượng luận và thực nghiệm, nơi anh có thể tuyển các postdoc, nghiên cứu sinh, học viên cao học theo từng nhóm nghiên cứu. Anh tính toán, để có được nhân sự đủ cho ba nhóm này, cần phải mất ít nhất ba năm, từ 2019 đến 2021.


Mô hình lịch sử vũ trụ.   

Trên chặng đường ba năm đầu mà anh vạch ra đã có đủ những nội dung cần giải quyết một cách lần lượt: xây dựng/phát triển các mô hình mở rộng (năm 2019); liên hệ vật lý hạt với hấp dẫn và các hệ quả vũ trụ học (năm 2020); kiểm chứng các mô hình mở rộng ở máy gia tốc và các thực nghiệm khác (2021). “Chúng tôi không đặt ra những nội dung cho ‘đẹp’ về hình thức mà để nó đi kèm với những yêu cầu sản phẩm nghiên cứu cụ thể về số lượng, chất lượng công bố và số lượng nghiên cứu sinh, học viên cao học được đào tạo, trong đó, yêu cầu ngày một nâng lên từ 6 bài lên 10 bài top Q1, thuộc hệ thống Nature index”, PGS. TS Phùng Văn Đồng đề cập đến những công việc nghiên cứu nhằm đào tạo ra những nhà nghiên cứu có năng lực chuyên môn tốt. Hiện tại, anh đã có 3 nghiên cứu sinh, những người mạnh dạn nộp hồ sơ vào Phenikaa hoặc theo thầy sang Phenikaa không chỉ vì nguồn học bổng (Phenikaa là một trong số hiếm hoi những cơ sở đào tạo ở Việt Nam có học bổng cho nghiên cứu sinh) mà còn vì uy tín của người hướng dẫn. Trong một cuộc trao đổi mới đây, GS. TS Phạm Thành Huy, hiệu trưởng trường Đại học Phenikaa và trưởng nhóm nghiên cứu Quang điện tử - Quang tử, cho biết, PGS. TS Phùng Văn Đồng là một trong số không nhiều thầy tuyển được cả postdoc lẫn nghiên cứu sinh nhờ công bố đều và chất lượng tốt.  

Trong kế hoạch của mình, để bổ sung nguồn lực cho nhóm, PGS. TS Phùng Văn Đồng còn dự định liên hệ với một số học trò đã được gửi ra nước ngoài đào tạo, “trong tương lai có thể tiếp đón họ về đây cùng làm việc”. Do đó, bài toán nhân sự cho một nhóm nghiên cứu mạnh tưởng như khó giải quyết cũng sớm thấy “đầu ra”. Vậy cái khó nhất trong kế hoạch tiếp theo là gì? Dè dặt hơn khi đề cập đến mục tiêu lớn, những điều không chỉ gói gọn trong sự phát triển của nhóm HEPC, PGS. TS Phùng Văn Đồng trầm ngâm trả lời: “Tôi mong muốn hình thành một mạng lưới nghiên cứu về vật lí năng lượng cao và vũ trụ học trong nước, trên cơ sở đó cùng mọi người mở rộng hoạt động và gia nhập các mạng lưới quốc tế”. Trên thực tế, lĩnh vực này của vật lý Việt Nam đã có những nhà nghiên cứu, chủ yếu ở một số cơ sở nghiên cứu ở Hà Nội như Viện Vật lý, trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN), trường ĐH Sư phạm, Viện KH&KT Hạt nhân (Viện NLNTVN), trường ĐH Bách khoa Hà Nội, trường ĐH Thủ đô và một số ít ở miền Trung, phía Nam. “Các nhà nghiên cứu vẫn hoạt động một cách đơn độc, dĩ nhiên bản chất của nghiên cứu vật lý lý thuyết là cô độc hơn các lĩnh vực khác, nhưng nếu hình thành được một mạng lưới—một cộng đồng gắn kết, chúng ta có điều kiện giải quyết được những vấn đề đủ sâu và đủ lớn”, anh nói. 

Có thể đây là một mục tiêu dài hạn nhưng trên con đường đến với mục tiêu đó, PGS. TS Phùng Văn Đồng cũng ước lượng được những gì mình phải làm, “chúng tôi sẽ tổ chức seminar và hội thảo hằng năm, mời các chuyên gia trong nước và quốc tế, những người làm các hướng mà anh em trong nhóm đang làm, đến cùng thảo luận vấn đề. Mình có thể trao đổi và học hỏi rất nhiều qua các hoạt động học thuật đó”. Ngoài ra, nhóm HEPC sẽ mở các lớp học chuyên ngành vật lý năng lượng cao hoặc vũ trụ học trong thời gian một đến hai tuần với các giảng viên trong nhóm và mời các chuyên gia bên ngoài, những bài giảng sẽ “rất có ích cho các nghiên cứu sinh, cao học, sinh viên chuyên ngành và tiến sĩ trẻ”. “Qua các lớp học này, họ có thể hiểu được các kiến thức chuyên môn, tự tìm và nghiên cứu tài liệu, thậm chí gợi mở cho các nghiên cứu sinh và tiến sĩ trẻ về các hướng/vấn đề nghiên cứu mới”, anh đề cập đến những dự định của mình. 


PGS. TS Phùng Văn Đồng. Ảnh: Đỗ Quốc Tuấn.

Thông thường, việc tổ chức những hội thảo và lớp học định kỳ như vậy sẽ đòi hỏi một lượng kinh phí đi kèm. Thật khó tiếp cận kinh phí với nhóm nghiên cứu ở các cơ sở nhà nước khi tổ chức các sự kiện này. Anh thừa nhận: “Chúng tôi biết điều đó. Nếu tổ chức hội thảo thì thật ra không quá tốn kém vì các báo cáo viên có đề tài hỗ trợ, nhưng gay nhất là tổ chức lớp học vì nhà tổ chức phải lo tiền ăn ở hỗ trợ học viên và kinh phí mời giảng viên. Do đó, khi về đây, tôi mới có điều kiện áp dụng một trong những điều mà thế giới đã làm thành công”. 

Câu chuyện tổ chức các hoạt động nghiên cứu và đào tạo như vậy là một phần trong kế hoạch tổng thể mà nhóm HEPC được phê duyệt với “kinh phí khá nhiều, đặc biệt với dân lý thuyết, đủ đảm bảo cho cả nhóm có thể yên tâm làm việc”. Dĩ nhiên, anh lưu ý, điều này cũng tạo ra sức ép cho các thành viên phải đạt được chỉ tiêu cả về lượng và chất, “một khối lượng công việc không nhỏ và cũng không dễ thực hiện, nếu như luôn buộc mình đạt được những mốc mới trong nghiên cứu, luôn phải có công bố trên các tạp chí hàng đầu chuyên ngành”.

Sức ép lên mỗi thành viên là vậy nhưng với trưởng nhóm Phùng Văn Đồng, anh còn đề ra mục tiêu ở mức cao hơn, hầu như luôn gánh đến một nửa công bố của nhóm. Đây có là thách thức lớn? Quan sát quá trình xây dựng và điều hành nhóm của anh, GS. TS Phạm Thành Huy nhận xét: “Phùng Văn Đồng không chỉ là một nhà khoa học tài năng trong lĩnh vực nghiên cứu của mình mà còn là người nghiêm túc trong công việc và nghiêm khắc với chính mình, dù nhiệt tình tham gia các hoạt động chung nhưng khi đã ‘đóng cửa’ làm việc là tập trung cao độ. Do đó, trong một thời gian ngắn, anh đã có thể xây dựng được nhóm nghiên cứu tốt, kết nối với mọi người và hơn nữa, có cái nhìn nhân văn và thấu đáo trong đánh giá con người. Tôi luôn có niềm tin vào những người như vậy”. □  

Nhóm HEPC mới đề xuất một đề tài nghiên cứu với Quỹ NAFOSTED “Cơ chế khối lượng neutrino và hệ quả vũ trụ học”, dự kiến thực hiện từ năm 2020 đến 2022, một đề tài mà theo PGS. TS Phùng Văn Đồng, “đề xuất các cơ chế sinh khối lượng neutrino dựa trên đối xứng baryon-lepton giao hoán hoặc không giao hoán, nhằm giải thích tích hợp các vấn đề thực nghiệm chính của vật lý hạt cơ bản và vũ trụ học hiện nay như dao động neutrino, bất đối xứng vật chất – phản vật chất, vật chất tối và lạm phát vũ trụ do hai lý thuyết trụ cột là mô hình chuẩn và thuyết tương đối rộng không thể giải thích được”. Anh cho biết thêm, những vấn đề mà nhóm muốn giải quyết và hình thành như mô hình với đối xứng chuẩn baryon-lepton Abel; mô hình với đối xứng chuẩn baryon-lepton không Abel; mô hình với đối xứng baryon-lepton toàn cục; lạm phát mô hình 3-3-1, đối ngẫu gauge/gravity, và flip tối thiểu đều sẽ mang tính thời sự cho nhiều năm tới bởi không chỉ đang được cộng đồng nghiên cứu quan tâm mà còn vì lý giải được một số vấn đề đã tồn tại trong nhiều thập kỷ qua và một số dị thường vật lý mới. Vì thế, “chúng sẽ giúp cộng đồng vật lý có cái nhìn sâu, rộng hơn về một thế giới vi mô và vũ trụ sớm”, anh nói.