Thí nghiệm ALICE tại CERN. (Ảnh: CERN PhotoLab)
Sau 7 tháng va chạm proton thành công ở mức 7 TeV trong Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC), các nhà nghiên cứu tại CERN hiện đang cơ cấu lại cỗ máy nổi tiếng của họ để cho va chạm các hạt nhân chì trong vài ngày sắp tới. Va chạm giữa các hạt nặng này sẽ tạo ra những nhiệt độ và mật độ cao nhất từng ghi nhận trên Trái đất, tái hiện những thời khắc vũ trụ sơ khai sau Big Bang.
“Việc này cho thấy mục tiêu mà chúng tôi tự đặt ra trong năm nay đã thành hiện thực, nhưng vẫn khó nuốt, và thật là phấn khối khi thấy cỗ máy đạt tới tiến độ với phong cách tuyệt vời như thế”, phát biểu của Rolf Heuer, tổng giám đốc CERN.
Việc thay đổi đường dẫn chùm hạt đánh dấu sự bắt đầu của những chương trình vật lí chính cho máy dò hạt ALICE, thiết bị được thiết kế đặc biệt để theo vết số lượng lớn các hạt sinh ra. Nó có thể phát hiện tới 15.000 hạt trong mỗi sự kiện, cái có thể tạo ra từ sự va chạm của các hạt nhân chì xảy ra trong tâm của máy dò. Những nhiệt độ cực cao tại các điểm va chạm sẽ làm cho các proton và neutron bị phá vỡ thành một món súp đặc gồm các hạt hạ nguyên tử gọi là plasma quark-gluon, một điều kiện được cho là đã tồn tại không bao lâu sau Big Bang.
Một trong những mục tiêu khoa học chính của ALICE là mô tả đặc trưng plasma quark-gluon này trong một nỗ lực nhằm làm sáng tỏ bản chất của lực mạnh, một trong bốn lực cơ bản trong tự nhiên. Mặc dù là nguyên nhân cho 98% khối lượng trong vũ trụ, nhưng lực mạnh vẫn là lực được người ta hiểu biết nghèo nàn nhất.
“Chúng tôi sẽ tạo ra những nhiệt độ và mật độ cao nhất từng tạo ra trong một thí nghiệm trong những vụ nổ Big Bang mini như thế này”, phát biểu của David Evans, lãnh đạo đội khoa học Anh tại thí nghiệm ALICE thuộc CERN. “Mặc dù những quả cầu lửa nhỏ xíu ấy sẽ chỉ tồn tại trong một thời khắc mong manh (chưa tới một phần nghìn tỉ của một phần nghìn tỉ của giây), nhưng nhiệt độ sẽ đạt tới hươn 10 nghìn tỉ độ, nóng hơn một triệu lần so với lõi của Mặt trời”.
Các đường dẫn chùm hạt LHC sẽ chạy ở mức 3,5 TeV/proton, tạo ra nhiệt độ và mật độ lớn hơn một bậc độ lớn so với kỉ lục trước đây lập bởi Máy Va chạm Ion Nặng Tương đối tính (RHIC) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven ở Mĩ.
“Tại LHC, chúng ta sẽ tiếp tục cuộc hành trình đã khởi đầu cho CERN hồi năm 1994, hành trình đó nhất định mở ra một cánh cửa số mới nhìn sang hành trạng cơ bản của vật chất và đặc biệt là vai trò của tương tác mạnh”, phát biểu của Jurgen Schukraft, phát ngôn viên của thí nghiệm ALICE.
Nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ như kế hoạch, thì LHC sẽ bắt đầu cho quay tròn các chùm ion chì vào cuối tuần này trước khi các kĩ sư CERN bỏ ra một tuần điều chỉnh các đường dẫn chùm hạt nhằm chuẩn bị cho chương trình khoa học trên. Sau đó, các nhà sẽ ghi nhận dữ liệu cho tới ngày 6 tháng 12, khi ấy CERN sẽ cho ngừng cỗ máy để bảo dưỡng và nghỉ Giáng sinh. “Đợt nghỉ này sẽ cho chúng tôi có nhiều thời gian”, Evans nói. “Ở những mức năng lượng này, các va chạm chì sẽ tạo ra nhiều dữ liệu hơn trong một tháng so với các va chạm proton có thể tạo ra trong một năm”.
Hoạt động của LHC sẽ bắt đầu trở lại với các proton vào tháng 2 tới và nghiên cứu vật lí sẽ tiếp tục xuyên suốt trong năm 2011.
Nguồn: physicsworld.com
Tác giả: James Dacey
Ngày: 04/11/2010
