- Để “tóm” được hạt Higgs, các nhà khoa học đã phải vượt qua những khó khăn gì và tham gia như thế nào?

Bạn anhlan…@gmail.com: Từ giảt thuyết đến thực nghiệm chứng minh bao giờ cũng là một khoảng cách lớn. Tôi cứ hình dung thế này: Trong một vụ án, khi “hung thủ” (tất nhiên từ này dùng không “đắt” lắm) đã được phác hoạ chân dung mà phải mất nửa thế kỷ truy nã mới bắt được “hắn” ra trình diện, thì chắc phải là chuyện “thiên nan vạn nan”, công của các nhà thực hành không nhỏ. Để “tóm” được hạt Higgs, các nhà khoa học đã phải vượt qua những khó khăn gì và tham gia như thế nào?

Hạt Higgs sở dĩ khó tìm vì lý do nó trung hoà điện, lại là hạt hạ nguyên tử nên chỉ xuất hiện khi nguyên tử bị “vỡ vụn” và “sống” trong một thời điểm vô cùng ngắn ngủi.

Theo các giả thuyết gần như đã được thừa nhận về sự hình thành vũ trụ thì sau Vụ nổ lớn (Big Bang), hạt Higgs tràn ngập không gian. Vì thế để có thể dò tìm hạt Higgs, người ta cần tái hiện Vụ nổ lớn, hay ít ra một trạng thái “hỗn mang” tương tự trong thiết bị thí nghiệm).

Máy gia tốc hạt lớn LHC, cỗ máy giúp các nhà khoa học truy tìm hạt Higgs.

Muốn làm được điều này, cần phải có những máy gia tốc tạo ra những hạt có tốc độ rất cao, mang năng lượng rất lớn như LHC (Máy gia tốc hạt lớn) ở CERN (Trung tâm nghiên cứu hạt nhân Châu Âu), trụ sở chính đóng tại Thụy Sỹ và Tevatron của Fermilab (bang Illinois, Hoa Kỳ) chẳng hạn… Đó là những sản phẩm công nghệ cao, rất phức tạp và quan trong hơn là, rất đắt tiền và thông thường ngân sách một nước (trừ Mỹ) khó lòng đảm đương.

Theo Peter Higgs, “Hạt của Chúa chỉ tồn tại trong một phần triệu tỷ tỷ giây (1 zéptô giây). Vì thế, tìm ra chúng là việc khó nhất ở trên đời”. Để chứng minh sự tồn tại của chúng, các nhà vật lý không thể “nhìn” thấy trực tiếp dù với những detector tiên tiến nhất mà chỉ có thể dựa vào những dấu vết mà chúng để lại sau mỗi vụ va chạm giữa các hạt cơ bản hoặc do va chạm một hạt nào đó sinh ra.

Các nhà vật lý của CERN và Fermilab đã thực hiện hàng nghìn tỷ vụ va chạm giữa các hạt để thu thập dữ liệu trong hơn 10 năm qua. Và công việc này phải huy động đến hàng nghìn chuyên gia có kinh nghiệm.

Theo số liệu của CERN, số chuyên gia có nhiệm vụ quan sát trong phòng thí nghiệm CMS lên tới 2.500 người và trong ATLAS là 3.000 người, làm việc kiên trì bất kể ngày đêm. Trên một trang mạng của CMS còn cho biết: các số liệu mà phòng thí nghiệm CMS thu được lập tức đưa lên mạng và thường xuyên nhận được sự hợp tác của 4.300 nhà vật lý hạt, kỹ sư, kỹ thuật viên, sinh viên tham gia xử lý kết hợp với sự hỗ trợ của các chuyên gia của 179 trường đại học và viện nghiên cứu của 51 quốc gia. Con số đó nói lên công sức của một tập thể mang tính quốc tế rộng lớn đến chừng nào.

Các sinh viên, nghiên cứu sinh, thực tập sinh sau tiến sĩ và các giáo sư của Trường ĐH California, Santa Barbara (UCSB) đã đóng góp nhiều công sức vào dự án CMS từ đầu trong việc chế tạo các detector bức xạ silicon, viết các phần mềm máy tính để xử lý số liệu … Thậm chí nhà vật lý nổi tiếng Michael Witherell, hiệu phó UCSB, người đã làm giám đốc của Fermilab trong 6 năm cũng đến định cư tại gần trụ sở đặt cỗ máy LHC để góp sức truy lùng boson Higgs.

Đội “đặc nhiệm thứ hai” truy nã hạt Higgs thứ hai chẳng lẽ không làm được gì? Cuộc đua tranh rất thú vị trong vụ việc này chúng ta sẽ có dịp nói đến. Hai hôm trước khi LHC công bố kết quả về hạt mới này các nhà khoa học tại Tevatron cũng đã dần đi tới giới hạn khối lượng của hạt Higgs có thể có. Nhưng CERN đã tiến gần hơn tới cuộc săn lùng vĩ đại trong lịch sử khoa học và các nhà khoa học Mỹ đành ngậm ngùi gửi điện chúc mừng. 

Người đại diện cho phong thí nghiệm CMS, giáo sư Joe Icandela, người Mỹ đã so sánh sự phát hiện ra hạt Higgs với sự tìm ra chiếc kim tự tháp làm lăng mộ của pharaon Tutankhamon - vị hoàng đế Ai Cập cổ đại.

Nhà khảo cổ Howard Carter đã chết trong quá trình tìm kiếm tại Thung lũng các vị Hoàng đế từ 5 năm trước trong khi mới chỉ phát hiện ra các bậc đá trên nền của một ngôi mộ khác. Sau đó, nhóm thám hiểm của Carter đã tìm thấy những dấu ấn của các pharaon và chỉ sau vài tuần, họ phát hiện cửa vào của ngôi mộ, viết tên của Tutakhamon.

“Rõ ràng các nhà khảo cổ đã tìm ra một điều rất quan trọng gì đó, nhưng họ không tuyên bố về phát hirjn của minh, mà chỉ thu thập các hiện vật rồi bỏ đi. Tất cả những điều đáng ngạc nhiên nhất vẫn còn ở phía trước”, người lãnh đạo nhóm CMS viết.

Ban Khoa học