grdoor
25-08-2012, 09:08 AM
MÁY GIA TỐC - VA CHẠM HẠT LHC CHUẨN BỊ TÌM KIẾM CÁC SIÊU HẠT
Squark, photino, selectron, neutralino v.v.. đó mới chỉ là một vài ví dụ về các hạt siêu đối xứng, một lớp hạt có thể được tạo ra khi thiết bị ?va chạm? nguyên tử mạnh nhất thế giới đi vào hoạt động một vài tháng tới đây.
Thiết bị Gia tốc - Va đập Mạnh hay LHC (The Large Hadron Collider ) tại phòng thí nghiệm hạt CERN (European Organization for Nuclear Research or Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire in French) ở Geneva Thụy sĩ sẽ có thể sẽ làm thay đổi mãi mãi quan niệm của chúng ta về vũ trụ. Máy gia tốc hạt đặt ngầm dưới đất có độ dài tới 17 dặm (27,35km) sẽ phóng những hạt proton bay theo quỹ đạo tròn cho tới khi chúng đạt vận tốc bằng 99% vận tốc ánh sáng và va vào nhau. Khi những hạt này va chạm, chúng sẽ giải phóng các mức năng lượng tương tự như vũ trụ đã giải phóng ra ngay sau vụ nổ Bigbang, theo lý thuyết thì đó là sự bắt đầu của thời gian.
Các nhà khoa học không biết đích xác họ sẽ thu được những gì từ thiết bị LHC, nhưng họ biết chắc những va chạm khủng khiếp này sẽ tạo ra những hạt ?lạ? mà từ trước tới giờ các nhà vật lý mới chỉ mơ ước tới mà thôi.
Rất nhiều nhà khoa học đang hy vọng sẽ quan sát được những hạt siêu đối xứng, viết tắt là siêu hạt (sparticle). Các siêu hạt được dự báo thông qua thuyết siêu đối xứng. Thuyết này cho rằng cứ mỗi một hạt cơ bản mà chúng ta biết cho tới nay, luôn tồn tại một hạt tương ứng (đối xứng) mà chúng ta vẫn chưa tìm ra. Ví dụ như hạt siêu đối xứng của electron sẽ là selectron, hạt siêu đối xứng của quark là squark , còn của photon là photino?
Tiếp cận dần dần
Gần đây, các nhà nghiên cứu ở Đại Học tổng hợp Đông bắc bang Masachusetts Hoa kỳ, đã làm sáng tỏ về một số siêu hạt mà máy gia tốc LHC có thể tìm ra. Theo Pran Nath, một nhà vật lý lý thuyết ở ĐHTH Đông bắc đã làm việc về dự án siêu hạt tại LHC thì có tới 10 ngàn khả năng về mặt cấu trúc mà 4 siêu hạt nhẹ nhất có thể có. Nhưng sau khi nghiên cứu các số liệu thí nghiệm về vật lý thiên văn, và đưa ra một số dự đoán về mô hình lý thuyết, Nath và các đồng nghiệp của mình là Danial Feldman và Liu, đã giảm số khả năng từ 10 ngàn xuống còn có 16 .
Nath nói với phóng viên Space.com rằng: ?Nếu các giả thiết trên là đúng, chúng tôi có thể nói ra trình tự mà các siêu hạt sẽ được tạo ra. Bởi vậy chúng tôi sẽ cố gắng tìm kiếm các dấu hiệu đặc trưng của các siêu hạt này?.
Nếu thiết bị gia tốc - va chạm LHC sản sinh ra các siêu hạt, các nhà nghiên cứu sẽ không thể quan sát chúng được ngay bởi vì các hạt này sẽ bị phân rã nhanh chóng. Các nhà khoa học chỉ có thể hy vọng phân lập được các dấu vết của chúng bằng cách phân tích các dòng hạt thông thường khi nhũng siêu hạt kia bị phân hủy.
Nath nói :?Việc biết được trình tự theo khối lượng của các siêu hạt là rất quan trọng bởi vì mỗi giả thiết khác nhau lại dẫn tới các cấu trúc khác nhau. Bởi thế điều này có nghĩa là chúng tôi sẽ xem xét các cấu trúc đó, sau đó lại ngoại suy ngược lại lý thuyết?.
Thiết bị gia tốc LHC sẽ được thử nghiệm lần đầu tiên vào tháng Tư tới. Các nhà khoa học dự tính các kết quả đầu tiên sẽ có được vào cuối năm nay.
Các hạt này đi đâu?
Khi khái niệm những hạt siêu đối xứng lần đàu tiên được đưa ra, các nhà khoa học vẫn phân vân tại sao chúng ta không quan sát được chúng trong vũ trụ. Theo họ, lời giải thích là các siêu hạt thường nặng hơn rất nhiều các hạt đối tác với chúng, bởi thế tất cả chúng đêu bị phân rã.
Nath nói: ?Một hạt đã không bền mà càng nặng thì càng có thời gian sống ngắn hơn, do vậy ngay sau khi được sinh ra, chúng đã bắt đầu quá trình phân hủy?
Để tạo ra được các siêu hạt, cần phải có rất nhiều năng lượng: các điều kiện đó chỉ có thể có được ngay sau vụ nổ Bigbang và có lẽ cả thiết bị LHC nữa.
Các nhà vật lý học vẫn chưa rõ tại sao các siêu hạt lại không có cùng khối lượng với các hạt thông thường, nhưng họ dự đoán rằng sự đối xứng có thể đã bị phá hủy trong một số khu vực của vũ trụ mà chúng ta không thể nhìn hay tiếp cận được và chỉ có thể cảm nhận trường hấp dẫn của chúng.
Vật chất tối và thuyết dây
Nếu thuyết siêu đối xứng là thực sự tồn tại, có thể nó sẽ giúp giải quyết một số vấn đề vẫn còn tồn đọng trong vật lý học.
Thứ nhất, thuyết này có thể đưa ra lời giải thích về vật chất tối ? một loại vật chất bí hiểm trong vũ trụ mà các nhà thiên văn học vẫn có thể xác định được trường hấp dẫn của chúng nhưng lại không hề nhìn thấy.
Enrico Lunghi, một nhà vật lý lý thuyết tại phòng thí nghiệm FemiLab ở Chicago nói: ?Các thuyết siêu đối xứng phổ biến nhất dự đoán sự tồn tại của một siêu hạt bền, đó là hạt neutralino. Đó là một ứng cử viên tuyệt vời cho vật chất tối. Vấn đề là ở chỗ chúng ta vẫn chưa nhìn được chúng. Đó cũng là một lý do chính đáng để chúng ta mong đợi tìm được các hạt siêu đối xứng thông qua máy LHC?.
Neutralino có thể là một siêu hạt nhẹ nhất trong các siêu hạt, do vậy chúng cũng có thể tồn tại được trong tự nhiên mà không bị phân hủy ngay lập tức.
Thuyết siêu đối xứng cũng giúp giải quyết các vấn đề cơ bản giữa vật lý về những hạt nhỏ nhất (vật lý lượng tử) với vật lý nghiên cứu các thiên thể lớn, nơi mà thuyết tương đối rộng của Anhxtanh ngự trị.
Lunghi nói:? Đó là một bước đi cần thiết để giải quyết sự sai lệch giữa mô hình chuẩn (của vật lý hạt) và lực hấp dẫn. Nó có thể là một bước trung gian quan trọng trước khi tiến tới mục tiêu cuối cùng :một học thuyết của tất cả?.
Hơn nữa, nếu thuyết siêu đối xứng được chứng minh là đúng, nó có thể giúp phát triển thêm lý thuyết dây, mà bản thân trong thuyết này đã bao gồm cả khái niệm siêu đối xứng. Tuy nhiên, thuyết siêu đối xứng có thể vẫn tồn tại ngay cả khi học thuyết dây không còn đúng.
Nath nói:?Thuyết siêu đối xứng vẫn c ứ tồn tại mà không phụ thuộc vào tính đúng đắn của thuyết dây, nhưng sẽ là rất tuyệt cho thuyết dây nếu người ta phát hiện được các hạt siêu đối xứng. Nếu không một hạt siêu đối xứng nào được phát hiện, đó quả là một tin xấu cho cả thuyết dây lẫn thuyết siêu đối xứng?.
Chưa được chứng minh
Một số các nhà khoa học vẫn đang hoài nghi liệu thuyết siêu đối xứng có tồn tại hay không và liệu hệ thiết bị khổng lồ LHC có tự chứng minh được sự tồn tại của mình?
Alvaro de Rujula, một nhà vật lý lý thuyết tại CERN nói:?Thuyết siêu đối xứng quả là một ý tưởng hay, nhưng tôi khó mà tin được rằng nó không những tồn tại trong vũ trụ mà còn có thể trong cả thiết bị này nữa. Có thể điều đó đúng, nhưng chiếc máy này tôi nghĩ vẫn chưa tiếp cận được?. (Ông là một nhà khoa học tại CERN mà còn phát biểu như vậy !).
Theo Rujula, ngay cả khi LHC có thể tạo ra được các hạt siêu đối xứng, cũng chỉ có một vài hạt được tạo ra và dấu hiệu nhận biết của chúng rất khó xác định. Ông nói:?Người ta sẽ vội vã kết luận, nhưng hoàn toàn không dễ dàng để chứng minh chúng đúng là các hạt siêu đối xứng. Có thể ta cũng cần một ít may mắn để tìm ra bằng chứng xác thực minh chứng cho sự tồn tại của các hạt siêu đối xứng do LHC tạo ra?,
Với nhiều nhà vật lý học, khả năng không tìm được các kết quả họ mong đợi cũng làm họ sốt ruột không kém.
Rujula nói tiếp: ? Đôi khi chúng ta mắc sai lầm lại tốt hơn. Sự việc thực sự chỉ cuốn hút khi chúng ta còn chưa hiểu về nó. Đó cũng chính là mục đich của các nhà nghiên cứu khoa học?.
Theo Space.com
http://www9.ttvnol.com/uploaded2/thohry/lhc01.jpg
nguồn:ttvnol.com:ym (35): :ym (35): :ym (35):
* Bài gửi của anhnguyen tại diễn đàn cũ PAC trên phobachkhoa.com
Squark, photino, selectron, neutralino v.v.. đó mới chỉ là một vài ví dụ về các hạt siêu đối xứng, một lớp hạt có thể được tạo ra khi thiết bị ?va chạm? nguyên tử mạnh nhất thế giới đi vào hoạt động một vài tháng tới đây.
Thiết bị Gia tốc - Va đập Mạnh hay LHC (The Large Hadron Collider ) tại phòng thí nghiệm hạt CERN (European Organization for Nuclear Research or Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire in French) ở Geneva Thụy sĩ sẽ có thể sẽ làm thay đổi mãi mãi quan niệm của chúng ta về vũ trụ. Máy gia tốc hạt đặt ngầm dưới đất có độ dài tới 17 dặm (27,35km) sẽ phóng những hạt proton bay theo quỹ đạo tròn cho tới khi chúng đạt vận tốc bằng 99% vận tốc ánh sáng và va vào nhau. Khi những hạt này va chạm, chúng sẽ giải phóng các mức năng lượng tương tự như vũ trụ đã giải phóng ra ngay sau vụ nổ Bigbang, theo lý thuyết thì đó là sự bắt đầu của thời gian.
Các nhà khoa học không biết đích xác họ sẽ thu được những gì từ thiết bị LHC, nhưng họ biết chắc những va chạm khủng khiếp này sẽ tạo ra những hạt ?lạ? mà từ trước tới giờ các nhà vật lý mới chỉ mơ ước tới mà thôi.
Rất nhiều nhà khoa học đang hy vọng sẽ quan sát được những hạt siêu đối xứng, viết tắt là siêu hạt (sparticle). Các siêu hạt được dự báo thông qua thuyết siêu đối xứng. Thuyết này cho rằng cứ mỗi một hạt cơ bản mà chúng ta biết cho tới nay, luôn tồn tại một hạt tương ứng (đối xứng) mà chúng ta vẫn chưa tìm ra. Ví dụ như hạt siêu đối xứng của electron sẽ là selectron, hạt siêu đối xứng của quark là squark , còn của photon là photino?
Tiếp cận dần dần
Gần đây, các nhà nghiên cứu ở Đại Học tổng hợp Đông bắc bang Masachusetts Hoa kỳ, đã làm sáng tỏ về một số siêu hạt mà máy gia tốc LHC có thể tìm ra. Theo Pran Nath, một nhà vật lý lý thuyết ở ĐHTH Đông bắc đã làm việc về dự án siêu hạt tại LHC thì có tới 10 ngàn khả năng về mặt cấu trúc mà 4 siêu hạt nhẹ nhất có thể có. Nhưng sau khi nghiên cứu các số liệu thí nghiệm về vật lý thiên văn, và đưa ra một số dự đoán về mô hình lý thuyết, Nath và các đồng nghiệp của mình là Danial Feldman và Liu, đã giảm số khả năng từ 10 ngàn xuống còn có 16 .
Nath nói với phóng viên Space.com rằng: ?Nếu các giả thiết trên là đúng, chúng tôi có thể nói ra trình tự mà các siêu hạt sẽ được tạo ra. Bởi vậy chúng tôi sẽ cố gắng tìm kiếm các dấu hiệu đặc trưng của các siêu hạt này?.
Nếu thiết bị gia tốc - va chạm LHC sản sinh ra các siêu hạt, các nhà nghiên cứu sẽ không thể quan sát chúng được ngay bởi vì các hạt này sẽ bị phân rã nhanh chóng. Các nhà khoa học chỉ có thể hy vọng phân lập được các dấu vết của chúng bằng cách phân tích các dòng hạt thông thường khi nhũng siêu hạt kia bị phân hủy.
Nath nói :?Việc biết được trình tự theo khối lượng của các siêu hạt là rất quan trọng bởi vì mỗi giả thiết khác nhau lại dẫn tới các cấu trúc khác nhau. Bởi thế điều này có nghĩa là chúng tôi sẽ xem xét các cấu trúc đó, sau đó lại ngoại suy ngược lại lý thuyết?.
Thiết bị gia tốc LHC sẽ được thử nghiệm lần đầu tiên vào tháng Tư tới. Các nhà khoa học dự tính các kết quả đầu tiên sẽ có được vào cuối năm nay.
Các hạt này đi đâu?
Khi khái niệm những hạt siêu đối xứng lần đàu tiên được đưa ra, các nhà khoa học vẫn phân vân tại sao chúng ta không quan sát được chúng trong vũ trụ. Theo họ, lời giải thích là các siêu hạt thường nặng hơn rất nhiều các hạt đối tác với chúng, bởi thế tất cả chúng đêu bị phân rã.
Nath nói: ?Một hạt đã không bền mà càng nặng thì càng có thời gian sống ngắn hơn, do vậy ngay sau khi được sinh ra, chúng đã bắt đầu quá trình phân hủy?
Để tạo ra được các siêu hạt, cần phải có rất nhiều năng lượng: các điều kiện đó chỉ có thể có được ngay sau vụ nổ Bigbang và có lẽ cả thiết bị LHC nữa.
Các nhà vật lý học vẫn chưa rõ tại sao các siêu hạt lại không có cùng khối lượng với các hạt thông thường, nhưng họ dự đoán rằng sự đối xứng có thể đã bị phá hủy trong một số khu vực của vũ trụ mà chúng ta không thể nhìn hay tiếp cận được và chỉ có thể cảm nhận trường hấp dẫn của chúng.
Vật chất tối và thuyết dây
Nếu thuyết siêu đối xứng là thực sự tồn tại, có thể nó sẽ giúp giải quyết một số vấn đề vẫn còn tồn đọng trong vật lý học.
Thứ nhất, thuyết này có thể đưa ra lời giải thích về vật chất tối ? một loại vật chất bí hiểm trong vũ trụ mà các nhà thiên văn học vẫn có thể xác định được trường hấp dẫn của chúng nhưng lại không hề nhìn thấy.
Enrico Lunghi, một nhà vật lý lý thuyết tại phòng thí nghiệm FemiLab ở Chicago nói: ?Các thuyết siêu đối xứng phổ biến nhất dự đoán sự tồn tại của một siêu hạt bền, đó là hạt neutralino. Đó là một ứng cử viên tuyệt vời cho vật chất tối. Vấn đề là ở chỗ chúng ta vẫn chưa nhìn được chúng. Đó cũng là một lý do chính đáng để chúng ta mong đợi tìm được các hạt siêu đối xứng thông qua máy LHC?.
Neutralino có thể là một siêu hạt nhẹ nhất trong các siêu hạt, do vậy chúng cũng có thể tồn tại được trong tự nhiên mà không bị phân hủy ngay lập tức.
Thuyết siêu đối xứng cũng giúp giải quyết các vấn đề cơ bản giữa vật lý về những hạt nhỏ nhất (vật lý lượng tử) với vật lý nghiên cứu các thiên thể lớn, nơi mà thuyết tương đối rộng của Anhxtanh ngự trị.
Lunghi nói:? Đó là một bước đi cần thiết để giải quyết sự sai lệch giữa mô hình chuẩn (của vật lý hạt) và lực hấp dẫn. Nó có thể là một bước trung gian quan trọng trước khi tiến tới mục tiêu cuối cùng :một học thuyết của tất cả?.
Hơn nữa, nếu thuyết siêu đối xứng được chứng minh là đúng, nó có thể giúp phát triển thêm lý thuyết dây, mà bản thân trong thuyết này đã bao gồm cả khái niệm siêu đối xứng. Tuy nhiên, thuyết siêu đối xứng có thể vẫn tồn tại ngay cả khi học thuyết dây không còn đúng.
Nath nói:?Thuyết siêu đối xứng vẫn c ứ tồn tại mà không phụ thuộc vào tính đúng đắn của thuyết dây, nhưng sẽ là rất tuyệt cho thuyết dây nếu người ta phát hiện được các hạt siêu đối xứng. Nếu không một hạt siêu đối xứng nào được phát hiện, đó quả là một tin xấu cho cả thuyết dây lẫn thuyết siêu đối xứng?.
Chưa được chứng minh
Một số các nhà khoa học vẫn đang hoài nghi liệu thuyết siêu đối xứng có tồn tại hay không và liệu hệ thiết bị khổng lồ LHC có tự chứng minh được sự tồn tại của mình?
Alvaro de Rujula, một nhà vật lý lý thuyết tại CERN nói:?Thuyết siêu đối xứng quả là một ý tưởng hay, nhưng tôi khó mà tin được rằng nó không những tồn tại trong vũ trụ mà còn có thể trong cả thiết bị này nữa. Có thể điều đó đúng, nhưng chiếc máy này tôi nghĩ vẫn chưa tiếp cận được?. (Ông là một nhà khoa học tại CERN mà còn phát biểu như vậy !).
Theo Rujula, ngay cả khi LHC có thể tạo ra được các hạt siêu đối xứng, cũng chỉ có một vài hạt được tạo ra và dấu hiệu nhận biết của chúng rất khó xác định. Ông nói:?Người ta sẽ vội vã kết luận, nhưng hoàn toàn không dễ dàng để chứng minh chúng đúng là các hạt siêu đối xứng. Có thể ta cũng cần một ít may mắn để tìm ra bằng chứng xác thực minh chứng cho sự tồn tại của các hạt siêu đối xứng do LHC tạo ra?,
Với nhiều nhà vật lý học, khả năng không tìm được các kết quả họ mong đợi cũng làm họ sốt ruột không kém.
Rujula nói tiếp: ? Đôi khi chúng ta mắc sai lầm lại tốt hơn. Sự việc thực sự chỉ cuốn hút khi chúng ta còn chưa hiểu về nó. Đó cũng chính là mục đich của các nhà nghiên cứu khoa học?.
Theo Space.com
http://www9.ttvnol.com/uploaded2/thohry/lhc01.jpg
nguồn:ttvnol.com:ym (35): :ym (35): :ym (35):
* Bài gửi của anhnguyen tại diễn đàn cũ PAC trên phobachkhoa.com