| http://www.nature.com/news/2011/110922/full/news.2011.554.html |
| Trần Thư lược dịch |
Chuỗi hạt Neutrino
Một thí nghiệm do các nhà khoa học thuộc Trung tâm nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN), có trụ sở tại Thụy Sĩ và phòng thí nghiệm tại Italy, đã đưa ra bằng chứng rằng các hạt cơ bản được biết đến với tên gọi Neutrino có thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng.
Phát hiện này đang được các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu và kiểm nghiệm một cách cẩn trọng trước khi được công bố chính thức. Nhưng nếu điều này là đúng, nó sẽ phá vỡ những nguyên tắc cơ bản nhất của vật lý hiện đại - không gì có thể chuyển động nhanh hơn 299.792.458 m/s.
Thí nghiệm này có tên gọi OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), được thực hiện ở phòng thí nghiệm quốc gia Gran Sasso nằm sâu 1.400m dưới lòng đất tại Italia. Đây là một trong những phòng thí nghiệm vật lý năng lượng hàng đầu tại châu Âu, được thiết kế nhằm nghiên cứu một chùm Neutrino đến từ CERN. Neutrino là những hạt cơ bản trung hòa về điện, rất hiếm khi tương tác với vật chất khác và có khối lượng nghỉ gần như bằng 0. Neutrino có khả năng đâm xuyên qua mọi thứ và tồn tại rất nhiều xung quanh chúng ta.
Hiện tượng hạt Neutrino di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng được phát hiện hoàn toàn tình cờ bởi một nhà vật lý khi ông tham gia các thí nghiệm về hạt cơ bản thuộc dự án hợp tác giữa CERN và Trung tâm thí nghiệm Gran Sasso tại Italy. Trong cuộc thí nghiệm, các chuyên gia đã bắn 15.000 luồng hạt Neutrino từ ngoại ô thành phố Ganeva (Thụy Sĩ) tới thành phố Gran Sasso, nơi chúng được thu nhận bởi các cỗ máy khổng lồ. Khoảng cách giữa điểm xuất phát và đích đến của luồng hạt là 730 km. Và kết quả thu được khiến người ta thật sự bất ngờ: các hạt Neutrino bay nhanh hơn ánh sáng 60 phần tỷ giây.
Phá vỡ quy luật
Ý tưởng "không gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng" chính là nền tảng thuyết tương đối của nhà vật lý lừng danh Albert Einstein, đồng thời tạo nên nền tảng cơ sở của nền vật lý hiện đại ngày nay. Nếu phát hiện của CERN là chính xác, nó sẽ làm thay đổi cách nhìn của thế giới về vật lý hiện đại. "Nếu điều này là sự thực, nó chắc chắn sẽ tạo nên biến đổi to lớn", ông John Ellis - một nhà vật lý lý thuyết tại CERN nói.
Trước đây, một thí nghiệm khác cũng đã đưa ra kết quả tương tự, tuy nhiên mức độ tin cậy từ thí nghiệm này thấp hơn nhiều. Năm 2007, thí nghiệm MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) được thực hiện tại tiểu bang Minnesota đã cho thấy rằng các hạt Neutrino phát ra từ cơ sở vật lý hạt Fermilab tại Illinois đến nơi trước thời hạn. Khi đó, nhóm nghiên cứu MINOS đã chủ động hạ thấp kết quả, một phần vì có quá nhiều sự không chắc chắn về thời điểm phát hiện vị trí hạt, ông Jenny Thomas - phát ngôn viên của thí nghiệm nói. Thomas nói rằng MINOS đã lập một kế hoạch tỉ mỉ hơn nhằm theo dõi thí nghiệm trước khi những kết quả mới nhất của OPERA được công bố, "Tôi hy vọng chúng ta có thể xác nhận chính xác điều này sau khi tiếp tục đo lường và kiểm nghiệm lại trong vòng một hoặc hai năm nữa".
Những điều còn hoài nghi
Nếu MINOS xác nhận phát hiện của thí nghiệm OPERA, sự tác động tới lý thuyết vật lý sẽ vô cùng to lớn. "Nếu giới hạn tốc độ ánh sáng bị phá vỡ, thuyết tương đối cũng sẽ sụp đổ", ông Antonino Zichichi - một nhà vật lý lý thuyết và cũng là giáo sư danh dự tại đại học Bologna, Italy nói. Zichichi phỏng đoán rằng các hạt Neutrino phát hiện bởi OPERA có thể bị trượt khỏi kích thước trong không gian giống như dự đoán của lý thuyết dây.
Tuy nhiên Ellis vẫn hết sức hoài nghi. Có rất nhiều thí nghiệm trong quá khứ được tiến hành nhằm tìm kiếm loại hạt có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng nhưng đều thất bại. Và vấn đề đặt ra cho thí nghiệm OPERA chính là sự phân tách riêng biệt của xung neutrinos từ những siêu tân tinh (supernova) như 1987a. Nếu tốc độ mà OPERA cho thấy đúng với tất cả các neutrinos, sóng xung từ những siêu tân tinh sẽ được nhìn thấy sớm hơn hàng năm so với ánh sáng của một một ngôi sao phát ra.
Ereditato nói rằng ông hoan nghênh bất kỳ sự hoài nghi nào từ phía bên ngoài. Nhưng ông cũng cho biết thêm rằng chưa có bất kỳ một nhà khoa học nào có thể tìm ra lời giải thích hợp lý khác cho phát hiện này. "Bất cứ ai đứng trong hoàn cảnh này cũng phải đồng ý với quan điểm của chúng tôi", ông nói.
Thí nghiệm này có tên gọi OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), được thực hiện ở phòng thí nghiệm quốc gia Gran Sasso nằm sâu 1.400m dưới lòng đất tại Italia. Đây là một trong những phòng thí nghiệm vật lý năng lượng hàng đầu tại châu Âu, được thiết kế nhằm nghiên cứu một chùm Neutrino đến từ CERN. Neutrino là những hạt cơ bản trung hòa về điện, rất hiếm khi tương tác với vật chất khác và có khối lượng nghỉ gần như bằng 0. Neutrino có khả năng đâm xuyên qua mọi thứ và tồn tại rất nhiều xung quanh chúng ta.
Hiện tượng hạt Neutrino di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng được phát hiện hoàn toàn tình cờ bởi một nhà vật lý khi ông tham gia các thí nghiệm về hạt cơ bản thuộc dự án hợp tác giữa CERN và Trung tâm thí nghiệm Gran Sasso tại Italy. Trong cuộc thí nghiệm, các chuyên gia đã bắn 15.000 luồng hạt Neutrino từ ngoại ô thành phố Ganeva (Thụy Sĩ) tới thành phố Gran Sasso, nơi chúng được thu nhận bởi các cỗ máy khổng lồ. Khoảng cách giữa điểm xuất phát và đích đến của luồng hạt là 730 km. Và kết quả thu được khiến người ta thật sự bất ngờ: các hạt Neutrino bay nhanh hơn ánh sáng 60 phần tỷ giây.
Phá vỡ quy luật
Ý tưởng "không gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng" chính là nền tảng thuyết tương đối của nhà vật lý lừng danh Albert Einstein, đồng thời tạo nên nền tảng cơ sở của nền vật lý hiện đại ngày nay. Nếu phát hiện của CERN là chính xác, nó sẽ làm thay đổi cách nhìn của thế giới về vật lý hiện đại. "Nếu điều này là sự thực, nó chắc chắn sẽ tạo nên biến đổi to lớn", ông John Ellis - một nhà vật lý lý thuyết tại CERN nói.
Trước đây, một thí nghiệm khác cũng đã đưa ra kết quả tương tự, tuy nhiên mức độ tin cậy từ thí nghiệm này thấp hơn nhiều. Năm 2007, thí nghiệm MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) được thực hiện tại tiểu bang Minnesota đã cho thấy rằng các hạt Neutrino phát ra từ cơ sở vật lý hạt Fermilab tại Illinois đến nơi trước thời hạn. Khi đó, nhóm nghiên cứu MINOS đã chủ động hạ thấp kết quả, một phần vì có quá nhiều sự không chắc chắn về thời điểm phát hiện vị trí hạt, ông Jenny Thomas - phát ngôn viên của thí nghiệm nói. Thomas nói rằng MINOS đã lập một kế hoạch tỉ mỉ hơn nhằm theo dõi thí nghiệm trước khi những kết quả mới nhất của OPERA được công bố, "Tôi hy vọng chúng ta có thể xác nhận chính xác điều này sau khi tiếp tục đo lường và kiểm nghiệm lại trong vòng một hoặc hai năm nữa".
Những điều còn hoài nghi
Nếu MINOS xác nhận phát hiện của thí nghiệm OPERA, sự tác động tới lý thuyết vật lý sẽ vô cùng to lớn. "Nếu giới hạn tốc độ ánh sáng bị phá vỡ, thuyết tương đối cũng sẽ sụp đổ", ông Antonino Zichichi - một nhà vật lý lý thuyết và cũng là giáo sư danh dự tại đại học Bologna, Italy nói. Zichichi phỏng đoán rằng các hạt Neutrino phát hiện bởi OPERA có thể bị trượt khỏi kích thước trong không gian giống như dự đoán của lý thuyết dây.
Tuy nhiên Ellis vẫn hết sức hoài nghi. Có rất nhiều thí nghiệm trong quá khứ được tiến hành nhằm tìm kiếm loại hạt có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng nhưng đều thất bại. Và vấn đề đặt ra cho thí nghiệm OPERA chính là sự phân tách riêng biệt của xung neutrinos từ những siêu tân tinh (supernova) như 1987a. Nếu tốc độ mà OPERA cho thấy đúng với tất cả các neutrinos, sóng xung từ những siêu tân tinh sẽ được nhìn thấy sớm hơn hàng năm so với ánh sáng của một một ngôi sao phát ra.
Ereditato nói rằng ông hoan nghênh bất kỳ sự hoài nghi nào từ phía bên ngoài. Nhưng ông cũng cho biết thêm rằng chưa có bất kỳ một nhà khoa học nào có thể tìm ra lời giải thích hợp lý khác cho phát hiện này. "Bất cứ ai đứng trong hoàn cảnh này cũng phải đồng ý với quan điểm của chúng tôi", ông nói.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
