Năm 2012 sẽ đi vào lịch sử là một năm bản lề, khi các nhà vật lí khám phá ra một hạt sơ cấp có thể trả lời một trong câu hỏi bí ẩn nhất mọi thời đại.
Các nhà nghiên cứu tin rằng khám phá của họ chính là boson Higgs được tìm kiếm bấy lâu nay, một hạt không nhìn thấy giải thích sự bí ẩn của khối lượng.
Theo các nhà lí thuyết, nếu như không có boson Higgs, thì chúng ta và toàn bộ Vũ trụ sẽ không thể nào tồn tại.
“Khám phá [boson Higgs] là một ví dụ tuyệt vời của khả năng tưởng tượng của con người để nhận thức Vũ trụ ở mức độ sâu sắc nhất của nó,” phát biểu của Paul Nurse, một nhà khoa học từng giành giải Nobel, chủ tịch Hội Hoàng gia Anh.
“Là một thành tựu, nó được xếp ngang hàng với sự xác nhận rằng Trái đất là tròn hay những bước chân đầu tiên của nhân loại trên Mặt trăng,” phát biểu của Pauline Gagnon tại CERN, nơi hạt mới được tìm thấy trong những bộ thí nghiệm đồ sộ.
Cuối cùng đã tìm thấy rồi chăng?
Được xây dựng lí thuyết hồi năm 1964, hạt boson gây đình đám trong năm mang tên của một nhà khoa học người Anh, Peter Higgs.
Ông là người đầu tiên đề xuất rằng một trường gồm những hạt này có thể lí giải một sự bất đối xứng khó hiểu: Vì sao một số hạt thì có khối lượng, và vì sao một số hạt khác, ví dụ như ánh sáng, thì không có khối lượng?
Câu hỏi đó để lại một lỗ trống to đùng trong Mô hình Chuẩn, khuôn khổ lí thuyết giải thích các hạt và các lực cấu tạo nên vũ trụ.
Công bố của CERN hôm 4 tháng 7 nhấn mạnh nhu cầu xác nhận hạt mới đó là boson Higgs. Có lẽ vì chưa được xác nhận dứt khoát nên thành tựu không được trao giải Nobel năm nay.
Và cần có thêm nghiên cứu để biết chính xác thì hạt Higgs đó – hay những hạt Higgs, nếu như nó có nhiều mùi – tương tác với những hạt khác như thế nào.
Một quan điểm cho rằng hạt Higgs sinh ra khi Vũ trụ mới nguội đi sau Vụ nổ Lớn hồi chừng 14 tỉ năm trước.
Nó tồn tại trong một trường không nhìn thấy, giống như một cái lược có răng lược tráng mật đường.
Đa số các hạt tương tác với chất liệu giống mật đường này, thu lấy khối lượng để tiêu dùng và biến hóa, nhưng có một số hạt thì lướt qua mà không thu nhận gì hết. Với khối lượng sinh ra lực hấp dẫn – và qua lực hút hấp dẫn, các hạt lại gặp nhau.
Một Vũ trụ không có hạt Higgs sẽ là cái thật sự khủng khiếp. Nó sẽ tối tăm và chết chóc, và những hạt bơ phờ của nó sẽ không thể nào liên kết lại thành các nguyên tử, và do đó sẽ không có vật chất.
“Không có boson Higgs, sẽ không có những ngôi sao và rốt cuộc là không có sự sống,” phát biểu của Themis Bowcock thuộc trường Đại học Liverpool ở Anh. “Hạt Higgs mang đến cho nhân loại, lần đầu tiên, nhìn thoáng thấy TẠI SAO tự nhiên hành xử như nó vốn như thế.”
Theo Peter Knight, trưởng Viện Vật lí Anh quốc, khám phá ra boson Higgs sẽ mang đến những lợi ích thực tiễn chẳng ai lường trước được. Nó tựa như khám phá ra hydrogen hồi năm 1766 bởi Henry Cavendish, cái khi đó Cavendish gọi là “khí dễ cháy”.
“Bây giờ hydrogen là nhiên liệu tên lửa của chúng ta,” Knight nói. “Ai biết được hạt Higgs sẽ mang đến mục đích gì, nhưng tôi nghĩ chẳng có ai hồi thế kỉ 18 dự đoán nổi hệ quả của nghiên cứu của Canvendish là những bước chân đầu tiên của nhân loại trên Mặt trăng.”
Cuộc săn lùng boson Higgs là một câu chuyện dài tập và tốn kém, nó tiêu biểu cho một số cái hay, cái đẹp nhất trong khoa học.
Nó kết hợp sự tranh luận rộng rãi dựa trên bằng chứng; tranh cãi kịch liệt nhưng thân thiện; và những thí nghiệm đồ sộ nơi các đội khoa học lao mình vào tìm kiếm không phân biệt biên giới và quốc gia, nó được thống nhất bởi ngôn ngữ chung là vật lí học.
Nó bắt đầu với một loạt khảo sát lí thuyết đáng kinh ngạc của sáu con người, trong đó có Peter Higgs, với mỗi người kế tục thành tựu của người trước đó, với các bài công bố dồn dập trong bốn tháng hồi năm 1964.
Sau những năm tháng cãi vả kịch liệt trong cộng đồng vật lí hạt cơ bản, họ thống nhất xúc tiến xây dựng những cỗ máy đồ sộ cho các hạt dưới nguyên tử lao vào nhau rồi đào xới mớ mảnh vụn để truy tìm manh mối.
Cuối cùng thì đám đông đã đổ xô về Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC), nơi có các phòng thí nghiệm nằm trong tầng hầm tròn chu vi 27 km dưới lòng đất nơi biên giới giữa Pháp và Thụy Sĩ.
Dự án đồ sộ mất 4 năm để triển khai và tiêu tốn 6,27 tỉ đô la Mĩ, nhưng cho đến nay vẫn chưa chạy ở mức năng lượng đầy đủ theo thiết kế.
Nhiều thách thức vẫn còn nằm phía trước trong lĩnh vực vật lí cơ bản. “Chúng ta có đủ trong tay những câu hỏi để sẵn lòng dấn thân thêm vài thập niên tới đây,” Gagnon nói.
Có cuộc tìm kiếm graviton, hạt giả thuyết giải thích sự hấp dẫn. Rồi có vật chất tối, chất liệu bí ẩn chỉ có thể cảm nhận gián tiếp, thông qua lực hút hấp dẫn của nó, nhưng chiếm khoảng 25% dung lượng của Vũ trụ.
Một hướng lí giải nằm ở lí thuyết siêu đối xứng, quan điểm cho rằng có những hạt mới lạ là đối hạt cho những hạt đã biết trong Mô hình Chuẩn.
Nhiều người thấy lí thuyết siêu đối xứng là khó hiểu và khó nhận thức nổi. Nhưng, giống như boson Higgs vậy, nó đã có lịch sử nửa thế kỉ rồi.
Nguồn: AFP
