Ở sâu 700m dưới một ngọn núi miền nam Trung Quốc, có một quả cầu khổng lồ chứa đầy chất lỏng siêu trong đang âm thầm "bắt bóng" những hạt nhỏ xíu và bí ẩn nhất vũ trụ. Đó chính là neutrino - mấy bạn hạt "ma" này cứ xuyên qua người mình với tốc độ hàng nghìn tỷ hạt/giây mà mình chẳng hề hay biết luôn á
Và giờ thì mấy bạn "hạt ma" này vừa làm loạn cả làng vật lý rồi đây! Thí nghiệm siêu to khổng lồ mang tên Đài quan sát Neutrino Ngầm Giang Môn (JUNO) vừa phát hiện ra điều gì đó... sai sai với những gì ta từng biết
Chỉ sau đúng 59 ngày vận hành thôi, JUNO đã xác nhận được một bí ẩn mà giới khoa học nghi ngờ mãi nhưng chưa ai chứng minh được: neutrino từ Mặt Trời và neutrino từ lò phản ứng hạt nhân có hành vi khác nhau! Nghe qua thì đơn giản nhưng đây là phát hiện có thể "lật bàn" cả nền vật lý hiện đại đó nha.
**Một công trình "khủng" đến mức nào? ️**
Phía sau phát hiện bom tấn này là một công trình gây shock vô cùng. Các kỹ sư Trung Quốc đã xây dựng một quả cầu siêu to chứa tận 20.000 tấn chất phát quang siêu trong ngay dưới lòng đất. Đây chính là trái tim của JUNO - máy dò neutrino lớn nhất và nhạy nhất hành tinh hiện giờ luôn!
Quanh quả cầu này là hơn 43.000 ống nhân quang điện được tinh chỉnh cẩn thận để bắt những tia sáng li ti phát ra khi neutrino va chạm vào proton. Mỗi tia sáng hiếm hoi đó đều là thông tin vô giá từ vũ trụ gửi đến đấy các bạn ơi
JUNO khủng đến mức nào ư? Nó lớn gấp 20 lần KamLAND của Nhật, xài hệ thống thu ánh sáng đỉnh cao nhất từng được làm ra. Theo anh J. Pedro Ochoa Ricoux (nhà vật lý ĐH California Irvine) thì độ khó của JUNO gần như không cho phép sai sót. Nhưng mà sau 3 tháng đầu, mọi thứ đều chạy perfectly luôn!
Dự án 350 triệu đô này bắt đầu chạy full vào cuối tháng 8, và chỉ đến tháng 11 đã cho ra phát hiện đầu tiên rồi. Các phép đo cho thấy neutrino từ Mặt Trời hành xử khác biệt rõ rệt so với neutrino từ lò phản ứng. Nhiều thí nghiệm quốc tế đã nghi ngờ điều này, nhưng JUNO là đứa đầu tiên đủ chính xác để xác nhận nó!
Hai tham số dao động quan trọng theta 12 và delta m² 21 của neutrino Mặt Trời được JUNO đo chính xác hơn 1,6 lần so với tổng hợp TẤT CẢ các thí nghiệm trước đó cộng lại. Ông giám đốc Wang Yifang cho biết đạt được độ chính xác này chỉ sau 2 tháng là chứng tỏ máy dò hoạt động đúng như kỳ vọng rồi đó
**Vật lý đang... bug à? **
Phát hiện này làm dấy lên một câu hỏi lớn: Liệu các mô hình vật lý hiện tại có đang thiếu gì đó về bản chất của neutrino không? Không thể đổ lỗi cho "nhiễu dữ liệu" nữa vì kết quả đã được xác thực bằng thiết bị xịn nhất của nhân loại rồi. Các nhà khoa học giờ phải đối mặt với khả năng rằng chúng ta đang chứng kiến dấu hiệu đầu tiên của "vật lý mới" - thứ từng chỉ tồn tại trong lý thuyết thôi!
Ngày xưa, vật lý hạt từng nghĩ neutrino không có khối lượng. Nhưng cuối thế kỷ 20, các thí nghiệm ở Nhật và Mỹ chứng minh neutrino có thể "biến hình" giữa ba dạng (electron, muon và tau) khi di chuyển. Sự "biến hình" này chỉ xảy ra nếu neutrino có khối lượng. Nhưng mà đến giờ vẫn chưa ai biết chính xác nó nặng bao nhiêu và thứ tự nặng-nhẹ giữa ba dạng ra sao
**Nhiệm vụ bự nhất: Giải mã lý do ta tồn tại **
Đây chính là nhiệm vụ khủng nhất của JUNO. Nếu xác định được trật tự khối lượng neutrino, giới khoa học có thể giải được bí ẩn: Tại sao vật chất vẫn còn tồn tại sau Vụ Nổ Lớn thay vì bị phản vật chất "xóa sổ" hoàn toàn?
Như anh Sam Zeller (phó giám đốc dự án DUNE của Mỹ) từng nói, trật tự khối lượng neutrino có thể là cánh cổng dẫn đến câu hỏi cuối cùng của nhân loại: Tại sao chúng ta tồn tại? Nghe epic vãi chưa!
Để trả lời câu này, JUNO phải quan sát những dao động siêu tinh tế trong phản neutrino từ hai nhà máy điện hạt nhân gần đó. Mỗi lần bắt được neutrino là một mảnh ghép giúp thu hẹp các tham số. Dự kiến sau 6 năm, JUNO sẽ có đủ data để xác định trật tự khối lượng với độ tin cậy "ba sigma" - mức độ thuyết phục cao trong ngành vật lý đó.
**Cuộc đua toàn cầu đang nóng!
**Nỗ lực của JUNO diễn ra trong bối cảnh cuộc đua quốc tế về khoa học neutrino đang "bốc lửa". Thí nghiệm DUNE ở Mỹ và Hyper Kamiokande ở Nhật cũng sắp thu thập data để tìm câu trả lời tương tự. Nhưng thành công ban đầu của JUNO cho thấy cộng đồng vật lý toàn cầu đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc hiểu rõ một trong những hạt bí ẩn nhất từng được biết đến.
Không chỉ phục vụ vật lý hạt, JUNO còn đủ nhạy để quan sát các hiện tượng khác trong vũ trụ và ngay trên Trái Đất. Nếu có siêu tân tinh nổ gần thiên hà, JUNO có thể là một trong những thiết bị đầu tiên bắt được tín hiệu neutrino, qua đó cảnh báo sớm cho các nhà thiên văn học
Máy dò này còn có thể quan sát geoneutrino - loại neutrino sinh ra từ phân rã phóng xạ trong lòng Trái Đất, giúp trả lời câu hỏi hành tinh của ta tạo ra bao nhiêu nhiệt từ bên trong.
Theo ông Cao Jun, giám đốc Viện Vật lý năng lượng cao Trung Quốc, JUNO sẽ hoạt động trong nhiều thập kỷ, không chỉ cho thêm phát hiện quan trọng mà còn đào tạo thế hệ nhà khoa học mới cho ngành vật lý hạt toàn cầu
Nguồn: genk.vn