Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 28)

Các khám phá LHC

Máy Va chạm Hadron Lớn được thiết kế để kiểm tra mọi loại lí thuyết vật lí hạt mới lạ, từ những ý tưởng như siêu đối xứng cho đến các mở rộng của Mô hình Chuẩn. Tuy nhiên, cuộc săn lùng được biết tới nhiều nhất của nó là tìm kiếm hạt boson Higgs nổi tiếng mà Mô hình Chuẩn dự đoán. Sự thu thập dữ liệu đã bắt đầu với đợt chạy khai trương của LHC vào năm 2009, và mỗi đợt chạy sau đó dần dần thu hẹp xuống vùng năng lượng tại đó hạt có thể được tìm thấy. Vào ngày 4 tháng Bảy 2012, các nhà khoa học tuyên bố boson Higgs cuối cùng đã được nhận dạng trong các va chạm hạt với năng lượng từ 125 đến 127 tỉ eV, đúng như lí thuyết dự đoán.

Các khám phá khác của LHC bao gồm một vài hạt mới và sự hình thành một trạng thái mới, siêu đậm đặc của vật chất gọi là plasma quark-gluon, nó tồn tại ở nhiệt độ cao khoảng 5,5 nghìn tỉ ^oC (9,9 nghìn tỉ ^oF). Các đợt nâng cấp làm cho cỗ máy ngày càng càng mạnh thêm chắc chắn sẽ còn đưa đến những khám phá khác nữa.

Các khám phá LHC

Boson Higgs

Hãy tưởng tượng bạn té vào một bể mật ong mênh mông và dần dần chìm xuống đáy. Giờ hãy tưởng tượng một viên bi – bé xíu, nhưng bằng về khối lượng với bạn – cũng được thả rơi vào bể mật. Viên bi chìm nhanh hơn nhiều, chạm đáy trước cả bạn, vì nó có tiết diện nhỏ hơn nên bị mật ong cản lại ít hơn.

Theo nhà vật lí Anh Peter Higgs, đây là một ví dụ tương đương đẹp cho quá trình nhờ đó các hạt có được khối lượng của chúng. Chúng cũng phải băng qua một môi trường kiểu nào đó, trong trường hợp này là một môi trường vô hình gọi là trường Higgs. Lí thuyết, do Higgs phát triển vào năm 1964, dự đoán rằng y hệt như các lực cơ bản, trường Higgs được phân bố trong không-thời gian bởi một boson.

Cuối cùng, boson Higgs được Máy Va chạm Hadron Lớn khám phá vào năm 2012, thế nhưng các nhà khoa học vẫn chưa giải mã được các bí ẩn của nó: đặc biệt, câu hỏi rất quan trọng là vì sao một số hạt có khối lượng lớn hơn những hạt khác.

Boson Higgs