Các nhà khoa học châu Âu ngày 4/7/2012 đã chính thức tuyên bố về sự tồn tại của hạt Higgs, còn được gọi là “hạt của Chúa”, vốn được cho là mang lại khối lượng cho tất cả các hạt vật chất khác và nhờ đó, tạo ra trật tự của vũ trụ.
|
Đồ họa mô phỏng va đập giữa các proton trong máy gia tốc hạt LHC của CERN nhằm tìm kiếm dấu hiệu của hạt Higgs. |
Trong một thông báo tại Geneva (Thụy Sĩ), ông Rolf Heuer, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN), nơi đặt máy gia tốc hạt (LHC) lớn nhất thế giới phục vụ tìm kiếm hạt Higgs, cho biết: “Chúng tôi đã đạt được một dấu mốc quan trọng trong nghiên cứu về thế giới tự nhiên. Việc khám phá ra loại hạt phù hợp với hạt Higgs mở đường cho những nghiên cứu chi tiết hơn, đòi hỏi những thống kê rộng rãi hơn, và chắc chắn sẽ soi sáng những bí ẩn khác về vũ trụ của chúng ta”.
Việc phát hiện ra hạt Higgs sẽ củng cố Mô hình Chuẩn, một lý thuyết vật lý ra đời từ đầu thập niên 1970, được chấp nhận rộng rãi nhất trong việc giải thích mọi hiện tượng trong vũ trụ.
Trong hàng chục năm qua, giới khoa học đã dựa vào giả thuyết về sự tồn tại của hạt Higgs để giải thích khối lượng của vạn vật trong vũ trụ. Nhà vật lý người Anh, Peter Higgs, là người đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của hạt Higgs vào thập niên 60 của thế kỷ trước. Leon Lederman, một nhà nghiên cứu từng đoạt giải Nobel Vật lý, gọi hạt Higgs là “hạt của Chúa” vì tầm quan trọng của nó trong vụ nổ Big Bang cách đây 13,7 tỉ năm.
“Hạt của Chúa” chính là "mảnh ghép" còn thiếu trong Mô hình Chuẩn (Standard Model). Theo đó, toàn bộ vũ trụ được tạo ra bởi 12 hạt vật chất và 4 trường khác nhau. Các hạt vốn dĩ đều không có khối lượng, nhưng chúng lấy được khối lượng bằng cách đi qua một trường khác, hay còn gọi là trường Higgs. Không giống như các trường vật lý khác, trường Higgs có mặt ở khắp mọi nơi trong vũ trụ, và nó cần một loại hạt để tác động lên các hạt khác, đó chính là hạt Higgs.
Nếu mọi hạt không có khối lượng, chúng sẽ di chuyển trong vũ trụ với tốc độ của ánh sáng (300.000 km/giây) và không thể liên kết với nhau để tạo nên khí, nước, các hành tinh, ngôi sao, thiên hà và các dạng vật chất khác.
Giới khoa học tin vào sự tồn tại của hạt Higgs trong hơn 4 thập kỷ qua, nhưng họ chưa bao giờ tìm thấy bằng chứng thực nghiệm về nó. Để tìm ra bằng chứng, người ta phải "đập vỡ" các hạt cơ bản (như proton) rồi tìm kiếm hạt Higgs trong "đống" mảnh vỡ ấy. Các hạt cơ bản chỉ vỡ nếu chúng va đập với nhau với vận tốc cực lớn. Vì thế chỉ những cỗ máy gia tốc khổng lồ mới có khả năng tạo ra năng lượng đủ lớn để gây va chạm mạnh giữa các hạt cơ bản.
Trung tâm Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) và Trung tâm thí nghiệm máy gia tốc quốc gia Fermi (Fermilab) tại bang Illinois, Mỹ, đã tạo ra những cỗ máy như vậy.
|
Máy Gia tốc hạt lớn (LHC) được đặt trong một đường ngầm ở gần Geneva. Tại đây, các nhà vật lý đã thực hiện hàng ngàn tỉ vụ va đập giữa các hạt cơ bản để thu thập dữ liệu. |
Tuy nhiên, hạt Higgs chỉ tồn tại trong thời gian cực ngắn, vì thế để chứng minh sự tồn tại của chúng, các nhà vật lý chỉ có thể dựa vào những dấu vết mà chúng để lại sau mỗi vụ va chạm giữa các hạt cơ bản. Các nhà vật lý tại CERN và Fermilab đã thực hiện hàng ngàn tỉ vụ va chạm giữa các hạt để thu thập dữ liệu trong hơn 10 năm qua.
Hôm 2/7/2012, các nhà vật lý tại Fermilab cho biết, họ đã đến rất gần với việc chứng minh sự hiện hữu của hạt Higgs. Fermilab đã tìm thấy bằng chứng về hạt Higgs trong mảnh vỡ của hàng nghìn tỉ vụ va chạm giữa các proton và phản proton trong 10 năm qua tại máy gia tốc Tevatron (nay đã ngừng hoạt động). Tuy nhiên, bằng chứng vẫn chưa vượt qua được ngưỡng cửa khoa học của việc chứng minh khám phá về loại hạt này. Vì vậy, thế giới vật lý đã trông đợi một kết quả dứt khoát trong cuộc họp báo ngày 4/7 của CERN.
Máy gia tốc LHC của CERN được đặt trong một đường ngầm gần Geneva (Thụy Sĩ) là cỗ máy gia tốc hạt lớn, đồ sộ và phức tạp nhất hành tinh hiện nay để phục vụ nghiên cứu tìm kiếm hạt Higgs. Những cuộc va đập trong LHC giải phóng ra nhiệt độ nóng gấp gần 100.000 lần nhiệt độ mặt trời, nhằm tái tạo lại những điều kiện như từng xảy ra ngay sau vụ Nổ Lớn (Big Bang) mà người ta cho là đã khai sinh ra vũ trụ gần 14 tỉ năm trước.
|
Các nhà vật lý của CERN vui mừng với việc tìm ra bằng chứng tồn tại của hạt Higgs. |
Nhưng quá trình tập trung năng lượng này chỉ xảy ra trong một khoảnh khắc vô cùng ngắn. Bằng chứng để chứng minh sự tồn tại của Higgs chỉ là gián tiếp, giống như chúng ta không thể nhìn thấy gió, nhưng có thể nhận biết sự tồn tại của nó khi thấy lá cây rung rinh.
Giới khoa học cho rằng, sự kiện CERN chứng minh được sự hiện hữu của hạt Higgs, mảnh ghép còn thiếu cuối cùng trong Mô hình Chuẩn của vật lý, sẽ là một trong những thành tựu khoa học vĩ đại nhất trong vòng 100 năm qua, sánh ngang với những phát hiện khoa học quan trọng khác trong thế kỷ 20.
Thu Hằng