Các nhà vật lí và viên chức nhà nước đã tập trung tại Fermilab ở ngoại ô Chicago để chứng kiến ngày cuối cùng của những va chạm hạt tại cỗ máy va chạm hạt Tevatron. Thủ tục ngừng chạy bắt đầu vào lúc 2 giờ chiều, giờ địa phương, ngày 30/9, đánh dấu sự kết thúc của quãng thời gian làm việc 26 năm ròng của cơ sở trên.
Sự ngừng hoạt động diễn ra bất chấp những lời kêu gọi kéo dài thời gian hoạt động của Tevatron thêm ba năm nữa, nghĩa là cuộc truy tìm boson Higgs nay có khả năng là một cuộc đua độc mã của riêng Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) tại CERN.
Đi vào hoạt động từ năm 1985, những thành tựu của cơ sở trên bao gồm sự khám phá ra quark top vào năm 1995. Khám phá này đã giúp các nhà vật lí người Nhật Bản Makoto Kobayashi và Toshihide Maskawa giành giải Nobel Vật lí năm 2008 cho dự đoán của họ về sự tồn tại của quark top.
Máy dò hạt CDF. (Ảnh: Fermilab)
Những khám phá vẫn tiếp tục
Những khám phá đáng chú ý khác đã được thực hiện tại Tevatron là neutrino tau vào năm 2000; meson Bc vào năm 1998 và cái nhìn thoáng qua đầu tiên của một quark top độc thân vào năm 2009. Cỗ máy va chạm, có chu vi hơn 6 km, còn giữ vai trò quan trọng trong nghiên cứu sự vi phạm CP, đo khối lượng của boson W – và gần đây hơn, đặt ra những ràng buộc lên khối lượng của boson Higgs.
Tevatron cho các proton va chạm với phản proton ở năng lượng cao 1,96 TeV, biến nó thành cỗ máy va chạm giàu năng lượng nhất thế giới cho đến khi nó bị LHC qua mặt vào năm 2009. Tuy nhiên, điều đó không khiến các nhà vật lí làm việc với hai thí nghiệm chính của Tevatron – CDF và DØ – ngừng khuấy lên những kết quả đầy hấp dẫn. Hồi đầu năm nay, chẳng hạn, các nhà vật lí hạt đã tung tin về một “cú va đập” bí ẩn nhìn thấy trong dữ liệu CDF và có thể là bằng chứng cho một hạt hoàn toàn mới.
Tevatron còn là một trung tâm phát triển công nghệ máy gia tốc và máy dò hạt mới. Cỗ máy va chạm trên là máy gia tốc chính yếu đầu tiên của thế giới sử dụng các nam châm siêu dẫn – cho phép các hạt được gia tốc lên những năng lượng cao hơn nhiều so với các nam châm truyền thống. Trong quãng thời gian hoạt động của nó, các nhà vật lí Tevatron đã làm chủ việc tăng độ rọi (tốc độ va chạm) của cỗ máy lên hơn 300 lần so với thiết kế ban đầu.
Những cải tiến máy gia tốc
Giám đốc vật lí máy gia tốc của Fermilab, Vladimir Shiltsev, quy sự thành công này và những thành công khác liên quan đến máy gia tốc cho một số phát triển công nghệ chủ chốt, bao gồm những cải tiến đối với các nam châm siêu dẫn và nam châm vĩnh cửu của Tevatron; những phương pháp mới hội tụ và chuẩn trực chùm tia; và sự phát triển những phương pháp mới thao tác chùm tia tốc độ cao, cho phép các nhà vật lí tách một chùm hạt ra thành một số chùm nhỏ hơn.
Mặt khác, các nhà vật lí Tevatron đã đi tiên phong sử dụng các máy dò hạt đỉnh silicon trong một máy va chạm hạt nặng; giữ một vai trò quan trọng trong sự phát triển của máy đếm Cerenkov chụp ảnh vòng; đồng thời thực hiện các cải tiến trong những hệ thống dùng để theo dõi hạt đi qua máy dò hạt.
Tevatron và các thí nghiệm của nó đã mang lại khoảng 1400 luận án tiến sĩ và khoảng một bài báo khoa học trong mỗi tuần trong suốt 26 năm hoạt động của nó. CDF và DØ thuộc về những chương trình hợp tác khoa học quy mô lớn nhất từng có, với một bài báo từ mỗi nhóm có danh sách tác giả hơn 500 người.
‘Làm vật lí kiểu hội đồng’
Mặc dù sự thành công của các nhóm cho thấy nền khoa học lớn có thể hoạt động, nhưng không phải ai cũng bị thuyết phục rằng “làm vật lí kiểu hội đồng” là chuyện hay ho. “Tôi đoán rằng sẽ không có giải Nobel nào trao cho nghiên cứu được thực hiện tại cơ sở trên”, phát biểu của Michael Riordan, một nhà nghiên cứu lịch sử vật lí tại trường Đại học California, Santa Cruz (Kobayashi và Maskawa là những nhà lí thuyết không dính dáng gì tới các thí nghiệm ở Tevatron). “Khám phá ra quark top có khả năng đủ tiêu chuẩn, nhưng với ba nhà vật lí bạn có trao giải cho nó không?”, Riordan nói. “Làm vật lí theo kiểu hội đồng là khác biệt hẳn với cái xảy ra trước đây ở nước Mĩ và đã giúp họ thống trị nền vật lí [hạt] trong ba thập kỉ”.
Riordan không phải là người duy nhất quan ngại trước tương lai của ngành vật lí hạt ở Mĩ. Hiện nay không có kế hoạch nào cho một sự thay thế gốc Mĩ cho Tevatron và mọi con mắt hiện đang dồn về LHC. Trong khi nhiều nhà vật lí người Mĩ đã tham gia các thí nghiệm tại CERN, thì nước này không phải là một thành viên trọn vẹn của phòng thí nghiệm trên. Kết quả là nền vật lí hạt gốc Mĩ có thể đang đối mặt trước vài năm hoang vu. Một hi vọng là Máy Va chạm Thẳng Quốc tế (ILC) – theo trông đợi sẽ thay thế LHC – có thể đặt tại Fermilab. Tuy nhiên, việc ILC hứa hẹn cực kì tốn kém và áp lực tài trợ lớn ở Mĩ và những nước khác có thể khiến dự án khó được triển khai.
Trong khi đó, tại Fermilab, cơ sở đang chuyển hướng cho một thế giới hậu Tevatron. Mặt đất sẽ sớm bị san phẳng cho Trung tâm Nghiên cứu Máy gia tốc Illinois mới, cơ sở sẽ đón các nhà khoa học và kĩ sư từ Fermilab, Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne và các trường đại học Illinois cùng làm việc với các đối tác công nghiệp để sáng tạo ra những công nghệ mới dành cho máy gia tốc.
Nguồn: physicsworld.com
