“Ngôi đền” của vật lý hạt hiện đại
Từ trung tâm thành phố Giơ-ne-vơ tới CERN có nhiều phương tiện thuận tiện, bằng tàu điện nổi, xe buýt và ô-tô riêng. Chúng tôi chọn phương án đi bằng tàu điện nổi để thảnh thơi khám phá thành phố Giơ-ne-vơ xinh đẹp và hiền hòa, thật yên bình trong buổi sáng sớm còn lãng đãng hơi sương. Chiếc tàu điện sơn xanh in hình các điểm nổi tiếng của CERN như bảo tàng, mô hình máy gia tốc, len lỏi qua những dãy nhà cổ kính với phong cách kiến trúc tuyệt đẹp rồi chạy ra ngoại ô theo biên giới nước Pháp. Chưa đầy nửa giờ đồng hồ sau, biển hướng dẫn trung tâm CERN đã hiện ra trước mắt. Tại phòng đón tiếp, giáo sư Bô-lếch, nhà khoa học vật lý người Ba Lan đón chúng tôi với những cái bắt tay thật chặt. Từng biết nhau tại Cuộc gặp gỡ Blois do GS, TS Trần Thanh Vân tổ chức thường niên ở lâu đài Blois, miền trung nước Pháp, nay gặp lại giáo sư Bô-lếch nơi đây, chúng tôi thấy thật vui và cảm động.
Giáo sư Bô-lếch nhanh nhẹn đưa chúng tôi đi thăm quan các khu trưng bày, bảo tàng để có khái niệm chung về CERN. Được thành lập từ năm 1954, hiện nay CERN là phòng thí nghiệm vật lý hạt lớn nhất thế giới. Tại đây, có khoảng 10 nghìn chuyên gia, nhà khoa học và nghiên cứu sinh đến từ 580 trường đại học và viện nghiên cứu từ 80 quốc gia trên toàn thế giới thường xuyên tới tham quan, làm việc tại các phòng thí nghiệm để nghiên cứu quá trình hoạt động của máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới (LHC). Các nhà khoa học vật lý ở CERN đang ngày đêm tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi tưởng chừng như rất đơn giản nhưng lại vô cùng phức tạp: Vũ trụ được cấu tạo từ chất liệu gì? Vũ trụ hình thành như thế nào? Để trả lời cho những câu hỏi trên, các nhà khoa học ở CERN đang sử dụng những công cụ hiện đại nhất là LHC.
Cơ chế của máy gia tốc hạt sử dụng ở CERN là quá trình các nhà khoa học sử dụng các thiết bị khoa học phức tạp và tinh vi để nghiên cứu những thành phần cơ bản nhất của vật chất: các hạt cơ bản. Các hạt cơ bản được thiết kế va đập với nhau ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Sự va đập giữa các hạt cơ bản là bằng chứng để các nhà khoa học nghiên cứu quá trình các hạt tương tác với nhau và kết quả sau khi tương tác. Các thiết bị chính sử dụng tại CERN là các máy gia tốc và máy dò. Các máy gia tốc sẽ bắn các chùm hạt với năng lượng cao trước khi các chùm hạt va chạm với nhau ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng tại các điểm quan sát định sẵn. Các máy dò sẽ quan sát và ghi lại kết quả của các cuộc va chạm này.
Cuộc hành trình tới thế giới khoa học của chúng tôi khởi đầu bằng chuyến tham quan máy gia tốc hạt. LHC bao gồm tập hợp công trình ngầm dài 27 km ở độ sâu trung bình từ 50 m đến 150 m dưới chân núi đá nằm giữa hai nước Pháp và Thụy Sĩ. Để được cấp thẻ tham quan, chúng tôi đã gửi giấy tờ cho ông Bô-lếch trước đó một tháng đăng ký kiểm soát an ninh.
Chúng tôi tới bên điểm va chạm của hai dòng hạt để chụp ảnh một kỳ quan của thế giới hiện đại. Những bó dây điện sáng choang nối với khối kim loại hình trụ tròn, nơi đây chính là điểm sẽ diễn ra những khám phá mới nhất và quan trọng nhất trong lịch sử khoa học vật lý hạt hiện đại.
Chuyến thăm tiếp tục với phòng thí nghiệm ATLAS. Chúng tôi vào phòng làm việc rộng trang bị hệ thống siêu máy tính đang phân tích những kết quả của các đợt va chạm giữa các dòng hạt. Không khí làm việc rất khẩn trương. Giáo sư Bô-lếch cho biết, có nhiều nhà khoa học làm việc tại CERN từ gần 40 năm nay. Niềm đam mê khám phá những bí ẩn của vật lý hạt là lý do để nhiều nhà khoa học cống hiến cả cuộc đời cho công tác nghiên cứu. Ông cũng đã gắn bó với CERN gần 40 năm. Với giáo sư Bô-lếch, CERN là quê hương thứ hai của ông.
Cuộc truy tìm hạt Higgs
Kết quả công bố ngày 4-7-2012 của hai phòng thí nghiệm ATLAS và CMS tại CERN làm nức lòng giới khoa học vật lý thế giới. Theo người phát ngôn Gia-nô-ti của phòng thí nghiệm ATLAS và In-can-đê-la của phòng thí nghiệm CMS, cả hai phòng thí nghiệm trên quan sát thấy một hạt mới mà họ tin tưởng rằng đây chính là hạt đã được nhà vật lý Peter Higgs đề xuất năm 1964. Theo đề xuất này, có khả năng tồn tại hạt Higgs vì đây là thành phần cơ bản của vật chất tối. Vật chất tối được tính toán chiếm đến ¾ trong vũ trụ. Các kết quả quan sát tại ATLAS và CMS cho thấy sự tồn tại của một hạt sau các đợt va chạm giữa các luồng hạt tại LHC với những đặc tính thích hợp với hạt Higgs. Tỷ lệ xác suất khác biệt chỉ là 0,00003 phần trăm. Tổng Giám đốc Trung tâm CERN Rốp Hoi-ơ cho biết: “Cho dù chưa biết đích xác thành phần của loại hạt mới phát hiện tháng 7-2012, chúng tôi vẫn cho rằng loại hạt mới này chính là hạt Higgs được mô tả năm 1964”.
Theo chương trình nghiên cứu, hai phòng thí nghiệm ATLAS và CMS sẽ công bố các kết quả phân tích trong vòng 12 tháng tới về loại hạt mới phát hiện. Đây sẽ là bước tiến quan trọng trong quá trình xây dựng mô hình chuẩn của vật lý hạt. Giáo sư Bô-lếch cho biết, trong thời gian tới, CERN sẽ bổ sung nhiều thiết bị mới để nâng cấp khả năng hoạt động của máy gia tốc và máy dò, giúp cho quá trình hoạt động hiệu quả hơn.
Tổng Giám đốc Rốp Hoi-ơ, trong bài phát biểu chúc mừng năm mới 2013 đã đánh giá: “Năm 2012 sẽ đi vào lịch sử khoa học khi đánh dấu những khám phá quan trọng của LHC trong lĩnh vực vật lý hạt”. Với chúng tôi, thật may mắn được tới CERN, để tham quan một công trình khoa học vĩ đại của con người và học tập tinh thần lao động hết mình vì khoa học, vì trí tuệ và văn minh nhân loại.
Nhà khoa học Bô-lếch giới thiệu máy gia tốc hạt (LHC) ở trong hầm ngầm có độ sâu 100 m.
