Rất có thể xảy ra khả năng này. Máy Va chạm Hadron Lớn cuối cùng đã có đủ dữ liệu để khảo sát cặn kẽ và chi li xem boson Higgs vốn hay lảng tránh có thể đang ẩn náu ở đâu. Các nhà vật lí LHC sẽ công bố kết quả tìm kiếm mới nhất của họ vào thứ ba tới tại CERN ở Thụy Sĩ.
Chuyện gì sẽ xảy ra nếu họ tìm thấy không có gì cả?
Boson Higgs là gì?
Nó là thành viên cuối cùng chưa được khám phá của mô hình chuẩn của ngành vật lí hạt, lí thuyết hàng đầu mô tả các hạt và các lực tương tác như thế nào. Hạt bí ẩn này được cho là đã mang lại khối lượng cho mọi hạt khác, nhưng mô hình chuẩn không thể dự đoán bản thân hạt Higgs nặng bao nhiêu.
Thí nghiệm LHCb tại CERN
Hạt Higgs có thể đang ẩn náu ở đâu?
Hạt Higgs có thể sinh ra trong phút chốc khi các hạt lao vào nhau ở tốc độ cao, và trong nhiều năm trời các nhà vật lí đã và đang đi tìm bằng chứng cho nó ở những cỗ máy va chạm hạt khác nhau. Họ đã dần dần loại trừ sự tồn tại của nó ở những khối lượng khác nhau, nhưng vẫn có một ngưỡng khối lượng hẹp, từ 115 đến 141 giga electronvolt, trong đó những phiên bản đơn giản nhất của hạt Higgs có thể trú ẩn.
Các nhà vật lí LHC sẽ công bố cái gì vào tuần tới?
Tin đồn là họ đã tìm thấy những dấu hiệu của hạt Higgs ở khối lượng 125 giga electronvolt, gấp khoảng 133 lần khối lượng của hạt proton. Tuy nhiên, cái được biết chắc chắn là các nhà nghiên cứu từ những máy dò hạt chính của LHC, ATLAS và CMS, sẽ độc lập nhau trình bày lượng dữ liệu quý giá trong năm rồi thu từ cỗ máy va chạm proton. Con số va chạm hạt tốc độ cao là hơn 300 nghìn tỉ, cao gấp hai lần lượng dữ liệu báo cáo tại một hội nghị hồi tháng 8. Con số đó vẫn chưa đủ để chứng thực hay bác bỏ dứt khoát boson Higgs, nhưng nó sẽ đủ để cho biết các dấu hiệu của hạt Higgs có tồn tại hay không trong ngưỡng khối lượng trước đây chưa khảo sát.
Vậy nếu vẫn không có dấu hiệu của hạt Higgs thì sao?
Lần này, nếu vẫn chẳng tìm được gì, các nhà vật lí sẽ sẵn sàng bắt đầu từ bỏ hi vọng. “Nếu chúng ta chứng kiến sự thiếu hụt sự kiện trong ngưỡng khối lượng đầy đủ, thì rõ ràng chúng ta sẽ bắt đầu từ bỏ sự có mặt của boson Higgs mô hình chuẩn trong dữ liệu LHC,” phát biểu của phát ngôn viên CMS Guido Tonelli. “Để thật sự loại trừ nó, chúng ta cần có thêm dữ liệu. Nhưng nếu trong lượng dữ liệu này chúng ta vẫn không thấy bất kì dấu hiệu nào rằng có cái gì đó đang xảy ra, thì giả thuyết có khả năng nhất là chúng ta phải tìm kiếm những lời giải khác.”
Có những lời giải khác hay không?
“Tôi nghĩ là có những lựa chọn khác thay cho Higgs", phát biểu của nhà khoa học đoạt giải Nobel Steven Weinberg thuộc trường Đại học Texas ở Austin, người cùng với Sheldon Glashow ở trường Đại học Boston và Abdus Salam ở trường Imperial College London đã viết ra mô hình chuẩn hồi thập niên 1960. Việc từ bỏ boson Higgs mở ra cánh cửa dẫn tới những loại cơ sở vật lí kì lạ hơn, như các hạt bổ sung và các lực bổ sung.
Chúng ta có cần boson Higgs không?
Có lẽ là không, theo nhà lí thuyết Matt Strassler thuộc trường Đại học Rutgers ở New Jersey. Boson Higgs chỉ là một gợn sóng trong cái gọi là trường Higgs, đó là cái được cho là mang khối lượng đến cho mọi hạt khác. “Trường Higgs làm việc âm thầm trong bóng tối, giúp vũ trụ tránh mọi tai ương nhưng chẳng được chút danh vọng nào hết”, Strassler viết trên blog của ông như thế.
Nếu LHC không nhìn thấy boson Higgs, thì không có nghĩa là không có trường Higgs. Nó chỉ có nghĩa là trường Higgs không gợn sóng theo kiểu giống như trường điện từ - trường điện từ có những gợn sóng dưới dạng photon – hay những trường khác có những hạt đi cùng. Trường Higgs sẽ vẫn mang đến khối lượng hạt – chỉ có điều là nó không có một hạt có thể phát hiện của riêng nó. Các nhà vật lí chỉ đi tìm hạt Higgs vì đó là cách dễ nhất để truy xuất với trường Higgs.
Còn những khả năng kì lạ khác thì sao?
Sự tồn tại của một lực mới, gọi là technicolour, cũng mang khối lượng đến cho hạt mà không cần boson Higgs. Technicolour sẽ tác dụng như một phiên bản siêu mạnh của lực hạt nhân mạng, lực liên kết các quark trong hạt nhân nguyên tử. Lực technicolour sẽ lấp đầy không gian với những cặp hạt mới, chúng sẽ tạo ra một món súp qua đó những hạt khác sẽ truyền qua, đồng thời thu lấy khối lượng trong quá trình đó.
“Đó sẽ là một lời giải thay thế nổi bật nếu boson Higgs không có mặt", Weinberg nói. “Trong trường hợp đó, sẽ có toàn bộ một kho gồm những hạt khác, có khả năng ở năng lượng cao hơn, mà LHC có thể phát hiện. Nhưng nó sẽ không tìm thấy hạt Higgs. Sẽ không có hạt Higgs theo ý nghĩa thường hiểu”.
Tại sao nên xem xét nghiêm túc những ý tưởng thay thế này?
“Công việc của các nhà vật lí lí thuyết là chỉ ra tất cả những khả năng khác nhau, để các nhà thực nghiệm có toàn bộ những công cụ họ cần đến khi cuối cùng họ khám phá hoặc không khám phá ra cái LHC sẽ mang lại hoặc không mang lại”, nhà lí thuyết CERN John Ellis nói.
Cho dù LHC tìm thấy cái gì, thì dòng lũ dữ liệu vẫn đang gây hồi hộp không ngớt, Tonelli nói. “Đây là không khí ở đây. Người ta đang cảm thấy chúng ta thật sự đang chạm tới cái gì đó quan trọng.”
Theo New Scientist
