Công trình Nobel Vật lý 2015: Giải mã bí ẩn siêu hạt Neutrino cấu tạo nên vũ trụ

0

Giải Nobel Vật lý 2015 vừa được trao tặng cho hai nhà khoa học có công phát hiện tính chất biến đổi của siêu hạt neutrino. Vậy tại sao phát hiện này lại xứng đáng giành được giải thưởng trong khoa học?

Từ nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học quốc tế luôn trăn trở với bức màn bí ẩn che giấu bản chất hạt neutrino, thậm chí nhiều người còn không tin rằng nó tồn tại.

Hạt neutrino được tiên đoán lần đầu tiên bởi nhà vật lý người Áo Wolfgang Pauli năm 1930 nhưng phải đến năm 1956, hai nhà vật lý người Mỹ Frederick Reines (đoạt giải Nobel năm 1995) và Clyde Cowan mới tìm tìm thấy dấu vết của hạt.

Công trình Nobel Vật lý 2015: Giải mã bí ẩn siêu hạt Neutrino cấu tạo nên vũ trụ - anh 1

Neutrino được tạo thành từ một nhóm các lượng tử vật chất tương tác ở lớp

vỏ của hạt vật chất bị phân rã

Nhưng giới vật lý hạt rất khó khăn trong việc nghiên cứu lọại hạt “ma quái” này vì hầu như nó không tương tác với vật chất xung quanh.

Neutrino là một trong số những hạt sơ cấp dồi dào nhất trong vũ trụ, chỉ sau hạt photon (quang tử). Hàng nghìn tỷ neutrino lướt qua chúng ta mỗi giây mà chúng ta không hề hay biết. Loại hạt này không mang điện tích và nhẹ đến nỗi trong thời gian dài, các nhà vật lý cho rằng nó không có khối lượng..

Các nhà khoa học ước tính rằng một hạt hạ nguyên tử neutrino có khả năng đi xuyên qua một năm ánh sáng (khoảng 10 nghìn tỷ km) mà không cần phân tách nguyên tử đơn.

Công trình Nobel Vật lý 2015: Giải mã bí ẩn siêu hạt Neutrino cấu tạo nên vũ trụ - anh 2

Hai nhà khoa học Canada, Nhật được Nobel Vật lý 2015 về hạt neutrino

Trong những năm 1960, các nhà vật lý đã tính toán được số lượng neutrino tạo ra trong quá trình phản ứng nhiệt hạch từ Mặt Trời. Nhưng con số tính toán được chỉ ra rằng hai phần ba số Neutrino từ Mặt trời không biến mất trên đường tới Trái đất đã bị tiêu hao.

Vậy sẽ có hai trường hợp xảy ra: hoặc là các tính toán có thể sai hoặc là neutrino đã chuyển đổi sang một dạng thái khác.

Bằng cách sử dụng máy dò cực nhạy được lắp sâu dưới lòng đất, các nhà khoa học phát hiện hạt neutrino có thể dao động, biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác khi xuyên qua không gian, chứng tỏ nó có khối lượng và khối lượng của nó lớn hơn một triệu lần khối lượng của electron. Tổng cộng, họ đã nhận biết được 3 dạng thái khác nhau của neutrino.

Các nhà khoa học cho biết vũ trũ hiện tràn ngập các hạt neutrino còn sót lại sau vụ nổ Big Bang. Vì số lượng dồi dào, nên ước tính tổng trọng lượng của các hạt netrino trong vũ trụ tương đương trọng lượng của tất cả các ngôi sao con người quan sát được. Ngoài ra, nhiều hạt nữa được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân trên trái đất và trong các phản ứng nhiệt hạch của mặt trời.

Công trình Nobel Vật lý 2015: Giải mã bí ẩn siêu hạt Neutrino cấu tạo nên vũ trụ - anh 3

Lò phản ứng thử nghiệm hạt neutrino - Ảnh: Wikipedia

Phát hiện này thay đổi hiểu biết của chúng ta về các hoạt động ở tận trong cùng của vật chất và có thể thay đổi quan điểm của chúng ta về vũ trụ.

Giới chuyên môn đánh giá “phát hiện hạt neutrino có khối lượng” là đột phá vĩ đại đối với ngành vật lý hạt. Phát hiện cho thấy, Mô hình Chuẩn của Vật lý hạt (thuyết miêu tả về tương tác mạnh, tương tác yếu, lực điện từ cũng như những hạt cơ bản tạo nên vật chất) được phát triển vào những năm đầu của thập niên 1970 không phải là lý thuyết hoàn chỉnh, giải thích đầy đủ được tính chất những thành tố cơ bản của vũ trụ.

Phát hiện về neutrino không chỉ làm thay đổi vật lý hạt mà còn soi sáng cơ chế hoạt động của quá trình tổng hợp hạt nhân, tương lai có thể trở thành nguồn điện quan trọng của loài người.


Bình luận

* Vui lòng nhập bình luận tiếng Việt có dấu