Đối với bất kì ai muốn dự đoán cái sẽ xảy ra trong năm tới, thật tự nhiên là bắt đầu bằng cách nhìn ngược về 12 tháng qua – một năm đã thật sự trôi qua với nhiều sự kiện quan trọng. Chắc chắn các nhà sử học sẽ nhìn về năm 2011 là một loại bước ngoặc, với những cuộc bạo loạn đông người chưa có tiền lệ xảy ra trên khắp vùng Trung Đông dẫn tới những chế độ mới ở Ai Cập, Tunisia và Libya. Nhiều cuộc đấu tranh trong số này đã được hỗ trợ bởi công dụng những công cụ mạng xã hội cho phép những người tham gia tập hợp lực lượng và phối hợp hoạt động của họ. Những công cụ truyền thông này còn là diện mạo của phong trào “Chiếm lĩnh” chống lại sự mất cân bằng kinh tế và phân hóa xã hội, phong trào diễn ra ở hơn 80 quốc gia khi các nền kinh tế thế giới tuột dốc và giá cả đồng loạt leo thang giữa cuộc khủng hoảng nợ chính phủ lan khắp châu Âu.
Dấu hiệu của boson Higgs. (Ảnh: CERN)
Cho dù việc sử dụng các công cụ mạng xã hội có thật sự là động lực của những sự kiện này hay không – một số người như Malcolm Gladwell thì cho rằng ngược lại – chắc chắn khả năng truyền thông quá dễ dàng và tức thời đang định hình lại thế giới, và vật lí học cũng không là ngoại lệ. Hồi năm 1983, khi các nhà vật lí tại CERN khám phá ra boson W và Z, đa số thảo luận và tranh cãi giữa hai thí nghiệm kình địch nhau tại Máy Va chạm Electron-Positron Lớn đã diễn ra yên tĩnh sau những cánh cửa đóng kín, với những kết quả cuối cùng được trình bày gọn gàng trong những buổi họp báo diễn ra trong tháng giêng năm đó. Thời gian trôi qua thật nhanh và năm 2011 sắp kết thúc, các nhà khoa học CERN đang làm việc với cỗ máy hiện nay – Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) – không còn sự xa xỉ như thế vì bằng chứng đã bắt đầu xuất hiện hồi tuần rồi cho boson Higgs vốn hay lảng tránh trong các thí nghiệm.
Bất chấp những nỗ lực của CERN nhằm điều khiển cái các nhà nghiên cứu phát biểu trước công chúng, tin đồn đã bắt đầu lan đi khắp nơi trước cuộc họp diễn ra ngày 13/12 tại CERN; trong buổi họp đó, hai đội kình địch CMS và ATLAS đã trình bày những phân tích mới nhất của họ về vô số va chạm proton-proton của LHC. Mặc dù không đội nghiên cứu nào khẳng định “khám phá” hẳn hoi, nhưng bằng chứng cho hạt Higgs với khối lượng khoảng 125 GeV nay có vẻ khá chắc chắn rồi. Sau những năm tháng làm việc vất vả - do các nhà vật lí thực hiện tại máy va chạm Tevatron nay đã đóng cửa tại Fermilab ở Mĩ và LHC – chúng ta đã có thể đưa ra dự báo đầu tiên của mình cho năm sắp tới: một bằng chứng vàng "5σ" của một hạt Higgs 125 GeV. Thông tin này có thể xuất hiện sớm khi diễn ra hội nghị mùa đông Moriond tại La Thuile, Italy, vào đầu tháng 3, khi một phân tích sâu sắc hơn và trọn vẹn hơn của dữ liệu LHC được công bố. Để tìm kiếm siêu đối xứng, cái có thể hợp nhất lực yếu, lực mạnh và lực điện từ ở những năng lượng khoảng 1016 GeV, ta phải quan sát không gian này tìm kiếm dấu hiệu của những hạt siêu đối xứng, hay “siêu hạt”, mà nó dự đoán.
Phát triển vật lí cơ bản
Sẵn sàng hoạt động. Giai đoạn cuối của Thí nghiệm Neutrino Lò phản ứng Vịnh Daya của Trung Quốc sẽ hoàn tất trong năm 2012. (Ảnh: Roy Kaltschmidt)
Ở đâu đó thuộc lĩnh vực vật lí cơ bản, cuộc tranh luận về những neutrino nhanh hơn ánh sáng sẽ tiếp tục sôi nổi, trong khi những cuộc tìm kiếm đa dạng trong thế giới vật chất tối – chất liệu không nhìn thấy chiếm khoảng 23% khối lượng-năng lượng trong vũ trụ - sẽ báo cáo những kết quả mới nhưng chưa có sự đột phá rõ ràng. Tuy nhiên, Trung Quốc, một ngôi sao mới nổi trong lĩnh vực nghiên cứu vật lí, sẽ hoàn thành giai đoạn cuối của Thí nghiệm Neutrino Lò phản ứng Vịnh Daya. Gồm ba phòng thí nghiệm dưới lòng đất chứa những máy dò neutrino y hệt nhau, mỗi máy chứa đầy 20 tấn chất lỏng nhấp nhảy pha tạp gadolinium, thí nghiệm được thiết kế để đo θ13 – một trong ba “góc hợp” đặc trưng cho cách thức các neutrino biến đổi, hay “dao động”, từ loại này sang loại khác.
Một phòng thí nghiệm ngầm khác sắp hoàn thành là Phòng thí nghiệm Dưới lòng đất Sanford ở mỏ vàng cũ Homestake ở Nam Dakota, Mĩ, trong đó các nhà vật lí sẽ bắt đầu lắp đặt hai thí nghiệm đầu tiên của họ trong mùa xuân tới. Một thí nghiệm sẽ gia nhập lực lượng tìm kiếm vật chất tối, còn thí nghiệm kia nhắm tới phát hiện quá trình rất hiếm của sự phân hủy beta kép không có neutrino, thí nghiệm sẽ cho thấy các neutrino, lạ thay, là phản hạt của riêng chúng.
Sẵn sàng cất cánh
Những dự đoán khác mà chúng ta có thể nêu ra một cách chắc chắn là một số sứ mệnh gây chú ý lớn trong lĩnh vực thiên văn học và khoa học vũ trụ. Các dự án trong những lĩnh vực này thường được lên kế hoạch và phát triển trong nhiều năm, nếu không phải là hàng thập kỉ, với các quyết định đã được đưa ra nhiều tháng trước. Đầu tiên trong tháng 2 sẽ là Ma trận Kính thiên văn Quang phổ học Hạt nhân (NuSTAR) của NASA, thiết bị sẽ cho phép các nhà thiên văn nghiên cứu vũ trụ trong vùng phổ tia X năng lượng cao. Tháng 8 sẽ chứng kiến việc phóng Tàu khảo sát Bão Vành đai Bức xạ (RBSP) để giúp chúng ta hiểu rõ tác động của Mặt trời đối với Trái đất và không gian gần Trái đất bằng cách nghiên cứu các vành đai bức xạ của Trái đất, trong khi vào tháng 12 thì Quang phổ kế Chụp ảnh Vùng Tiếp giáp (IRIS) của NASA sẽ cất cánh với mục tiêu cung cấp “thông tin mới quan trọng nhằm tăng cường sự hiểu biết của chúng ta về sự chuyển vận năng lượng vào nhật hoa và gió mặt trời”. Chưa hết, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đang phóng Swarm – một chòm gồm ba vệ tinh khác quỹ đạo cực ở độ cao 450-550 km – để nghiên cứu từ trường của Trái đất.
Hướng tới mặt đất sao Hỏa. Xe tự hành Curiosity của NASA sẽ hạ cánh lên sao Hỏa bằng một kĩ thuật tiếp đất mới lạ. (Ảnh: NASA)
Nhưng có lẽ câu chuyện thiên văn học to tát nhất của năm tới sẽ là Phòng thí nghiệm Khoa học sao Hỏa của NASA, phi thuyền đã phóng lên thành công hồi tháng 11 và sẽ hạ cánh lên hành tinh đỏ vào ngày 6 tháng 8, với cỗ xe tự hành Curiosity của nó sẽ cày xới bề mặt Hỏa tinh tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống. Tuy nhiên, việc đi lên sao Hỏa chưa bao giờ đơn giản cả, và với sự thất bại của sứ mệnh Phobos-Grunt của Nga hồi đầu năm nay, NASA hi vọng họ sẽ may mắn với phi thuyền hạ cánh của mình. Cơ quan trên cũng sẽ dấn thêm một bước vào vùng đất lạ, lần đầu tiên sử dụng một công ti tư nhân để tiếp tế cho Trạm Vũ trụ Quốc tế. NASA sẽ cầu nguyện rằng tổ hợp vũ trụ không người lái của hãng SpaceX, Dragon, sẽ đảm đương công việc của tàu con thoi vũ trụ cho đến khi nó về hưu. Hi vọng cái tốt nhất, song các nhà thiên văn luôn luôn sẵn sàng chuẩn bị tâm lí cho cái tồi tệ nhất.
Những thời khắc lịch sử
Hai dự báo tiếp theo cho năm 2012 dễ đưa ra nhất là hai lễ kỉ niệm sẽ diễn ra trong năm tới. Thứ nhất là kỉ niệm 100 năm khám phá ra tia vũ trụ bởi nhà khoa học người Áo Victor Hess, với nó ông đã giành Giải Nobel Vật lí năm 1936. Công trình của ông sẽ kỉ niệm tại một số cuộc họp, trong đó có một sự kiện chính tại trường Đại học Denver ở Colorado. Năm tới cũng sẽ kỉ niệm 100 năm ngày sinh nhà toán học, nhà giải mã, nhà lôgic và nhà tiên phong máy tính Alan Turing vào ngày 23/6/1912, ông được kỉ niệm tại một hội nghị quốc tế ở Cambridge diễn ra từ 18 đến 23/6. Mặc dù hai lễ kỉ niệm này không quan trọng đối với các nhà vật lí như lễ kỉ niệm 100 năm khám phá ra sự siêu dẫn của năm nay hay “50 năm ra đời laser” hồi năm 2010, nhưng cả hai sự kiện vẫn đáng để trông ngóng và sẽ lên trang bìa tạp chí Physics World.
Năm tới cũng sẽ chứng kiến một sự kiện thiên văn rất hiếm – mặc dù hoàn toàn có thể dự báo – là sự đi qua của Kim tinh, trong đó Kim tinh sẽ trực tiếp đi qua giữa Mặt trời và Trái đất. Luôn luôn xảy ra cách nhau 8 năm một lần, lần đi qua gần đây nhất xảy ra vào năm 2004 và lần tiếp theo sẽ chắc chắn xảy ra (trong phạm vi sai số của vật lí học Newton) vào ngày 6 tháng 6 năm tới. Sự đi qua đó có thể quan sát an toàn bằng mắt trần, mặc dù nếu có kính bảo hộ vẫn tốt hơn. Bạn đừng nên bỏ lỡ dịp may hiếm có này, vì lần tiếp theo sự đi qua chính xác như thế phải chờ một thế kỉ nữa mới có – tới tháng 12 năm 2117 . Để đáp ứng nhu cầu của bạn, thậm chí có một ứng dụng chạy trên điện thoại về sự đi qua của Kim tinh để bạn gửi những quan sát của họ đến một thí nghiệm toàn cầu đo kích cỡ của hệ mặt trời.
Rút lui chăng? Chúng tôi dự đoán Steven sẽ không giữ chức thư kí năng lượng Mĩ trong năm 2012. (Ảnh: Bộ Năng lượng Mĩ)
Về chính trị, 2012 tất nhiên sẽ chứng kiến một cuộc bầu cử tổng thống Mĩ vào ngày 6 tháng 11 và ông Barak Obama hầu như chắc chắn sẽ ra tái ứng cử cạnh tranh với một ứng cử viên đảng Cộng hòa nay chưa có quyết định là ai. Trung lập về mặt chính trị, nên chúng ta sẽ không đoán xem ai thắng cử, nhưng chúng tôi dự đoán rằng nhà vật lí laser giành giải Nobel Steven Chu, người hiện giữ chức thư kí năng lượng của tổng thống Obama, sẽ không tìm cách ngồi lại chiếc ghế đó nữa. Bốn năm làm người đứng đầu Bộ Năng lượng Mĩ không thể nói là dễ dàng và Chu, đã 63 tuổi, chắc chắn sẽ muốn trở lại làm nghiên cứu, với sự thu hút khó cưỡng lại của phòng thí nghiệm nguyên tử lạnh của ông.
Đã biết và chưa biết
Cái đẹp của vật lí học là ở chỗ không ai thật sự biết rõ cái gì nằm bên kia góc khuất. Nếu việc vén màn các bí ẩn của tự nhiên là hoàn toàn có thể dự báo – nếu không có những cái “cái chưa biết không biết” – thì đã chẳng phải là nghiên cứu. Tuy nhiên, chắc chắn có rất nhiều phát triển hấp dẫn – “cái chưa biết đã biết” – để trông ngóng, nhất là sự sáng tạo những loại áo tàng hình kiểu mới có thể cho phép các sự kiện, chứ không riêng các vật thể, tránh bị phát hiện, và trong nghiên cứu các cơ sở của thế giới lượng tử qua việc sử dụng “phép đo yếu” khảo sát, nhưng không làm nhiễu loạn, một hệ lượng tử. Cả hai lĩnh vực này đã được bầu chọn vào top 10 đột phá của năm của tạp chí Physics World.
Tất cả những câu chuyện này sẽ được phản ánh trên trang physicsworld.com và tạp chí Physics World. Chúng tôi cũng sẽ có một số bản tạp chí đặc biệt trong năm 2012, tập trung vào các khoa học Trái đất vào tháng 3, vật lí học và Olympic (tháng 7) và cơ sở vật lí của động vật (tháng 11), đồng thời với một loạt sáu phụ trương và tường thuật đặc biệt về Nhật Bản, Ấn Độ, nền khoa học lớn, quang học, công nghệ nano và khoa học chân không.
Trên đây là những dự báo của chúng tôi. Riêng bản thân bạn, bạn có thấy hài lòng trước những dự báo của chúng tôi? Hay là bạn có những dự báo khác của riêng mình? Hãy chia sẻ với chúng tôi quan điểm của bạn trong phần bình luận bên dưới nhé.
Dịch bởi Trọng Nhân – thuvienvaty.com
Nguồn: physicsworld.com
