Vũ trụ chứa đầy những hạt mà chúng ta chưa biết, chúng bị chi phối bởi những quy luật mà chúng ta vẫn chưa biết.
Bằng cách cho các hạt quen thuộc va chạm với nhau ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng trong những cỗ máy đồ sộ gọi là máy gia tốc hạt, thỉnh thoảng các nhà vật lí có thể nhìn thoáng qua về cái không thể nhìn thấy.
Hiện nay, các nhà vật lí có một kế hoạch phát triển một trong những máy gia tốc hạt mạnh nhất cho đến nay, nó sẽ to gấp gần bốn lần cỗ máy to kỉ lục hiện nay: một vành đai gia tốc dài tổng cộng 27 km gọi là Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) tại CERN ở Thụy Sĩ.
Máy Va chạm Hadron Lớn, có lẽ được biết tới nhất với việc khám phá boson Higgs cứng đầu, hạt giải thích làm thế nào các hạt khác có được khối lượng của chúng, cho đến nay vẫn chưa tìm thấy các hạt vượt ngoài Mô hình Chuẩn – chỉ dẫn vật lí hạt được chấp nhận hiện nay cho cách các lực và các hạt trong vũ trụ tương tác.
CERN công bố kế hoạch xây dựng một máy gia tốc mới lớn gấp 4 lần LHC. Ảnh: CERN
Mọi chuyện đều êm xuôi, ngoại trừ là chẳng hứng thú gì, nếu Mô hình Chuẩn có thể giải thích vũ trụ và sự vận hành nội tại của nó. Thế nhưng mô hình này thất bại – ví dụ, nó không tính đến vật chất tối, một lực vô hình tác dụng lực hút hấp dẫn mà các nhà vật lí nghĩ là tồn tại – nhưng không biết chắc lắm.
Hi vọng là một cỗ máy to hơn, mạnh hơn sẽ có thể cung cấp manh mối cho biết vật chất tối này được làm bằng cái gì và tại sao vũ trụ được làm bằng vật chất nhiều hơn người anh em phản vật chất kì lạ của nó (mặc dù lúc khởi đầu chúng có số lượng ngang nhau). Máy gia tốc mới, sẽ được đặt tên là Máy Va chạm Tròn Tương lai (FCC – Future Circular Collider) sẽ có chu vi 80 đến 100 km, nghĩa là nó sẽ có quãng đường dài hơn cho các hạt có thể tăng tốc và thu năng lượng, theo một báo cáo thiết kế khái niệm công bố hôm 16 tháng Giêng 2019 và được phác thảo bởi 1300 nhà nghiên cứu đến từ hơn 150 trường đại học.
FCC sẽ được xây dựng theo từng giai đoạn: Cỗ máy đầu tiên của FCC sẽ cho va chạm các electron và positron (các hạt tích điện dương). Cỗ máy thứ hai sẽ cho va chạm proton với proton, theo một thông cáo của CERN.
Các nhà vật lí hi vọng rằng một cỗ máy như thế – với sức mạnh gấp 10 lần LHC – có thể giúp họ hiểu được cách các hạt Higgs tương tác với nhau. Nó cũng có thể làm lộ ra những hạt chưa được phát hiện trước đây; và bằng cách cho các ion nặng va chạm, thí nghiệm có thể cho cái nhìn sơ bộ xem vật chất trông như thế nào trong vũ trụ xa xưa.
Một số nhà nghiên cứu thật hào hứng, trong khi những người khác không nghĩ cỗ máy tương lai này sẽ làm lộ ra cái gì mới mẻ – và vẫn còn lâu mới bắt kịp năng lượng cần thiết để thật sự phát hiện ra các hạt mà các nhà vật lí hi vọng nó tìm thấy. Tuy nhiên, một số người khác thì cho rằng các nhà vật lí và các nhà khoa học khác nên tập trung hơn, về mặt ngân quỹ, cho các vấn đề trước mắt, ví dụ như biến đổi khí hậu, theo BBC và Gizmodo.
Nếu một dự án như thế được thông qua và được triển khai, sẽ mất khoảng 20 năm để thiết kế, xây dựng và kiểm tra cỗ máy, và sẽ tiêu tốn chừng 24 tỉ euro (trên 27 tỉ đô la) cho hai cỗ máy và tầng hầm.
Trước mắt, một ủy ban gồm các nhà vật lí hạt đang xây dựng chiến lược mới cho ngành vật lí hạt châu Âu sẽ xem xét, đánh giá kế hoạch trên cùng với một số kế hoạch đệ trình khác.
Nguồn: Live Science
