CERN thông qua kế hoạch xây dựng siêu máy gia tốc hạt trị giá 21 tỷ EUR

Bình luận Văn Thiện • 02:12, 22/06/20

Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) đã thực hiện một bước quan trọng trong việc xây dựng một siêu máy gia tốc tròn có chu vi 100 km dưới lòng đất để khám phá vật lý năng lượng cao...

Vào ngày 19/6, Hội đồng CERN nhất trí thông qua dự án xây dựng máy gia tốc mới, sau khi một ban hội thẩm độc lập đã phê chuẩn kế hoạch vào tháng 3. Nhưng tổ chức này sẽ cần sự trợ giúp toàn cầu để thực hiện dự án, dự kiến sẽ tiêu tốn ít nhất 21 tỷ EUR và sẽ là một phần tiếp theo của Máy gia tốc hạt lớn (LHC) nổi tiếng.

Nhưng sự nhất trí trong việc xây dựng cỗ máy chưa phải đã xong. Việc này chỉ có nghĩa là CERN giờ đây có thể nỗ lực thiết kế một máy gia tốc mới và nghiên cứu tính khả thi của nó.

Tổng giám đốc của CERN Fabiola Gianotti đã nói với hội đồng sau cuộc bỏ phiếu: “Tôi nghĩ đó là một ngày lịch sử đối với CERN và vật lý hạt, ở châu Âu và hơn thế nữa”.

Trước đó, một số tùy chọn khác về một máy gia tốc hạt thế hệ tiếp theo cũng được đặt lên bàn để xem xét, nhưng Hội đồng CERN hiện đã nhất trí phương án xây dựng cỗ máy mới.

Ông Chris Llewellyn-Smith, cựu tổng giám đốc của CERN và là một nhà vật lý tại Đại học Oxford, Vương quốc Anh, nói: “Sự thông qua là một bước tiến quan trọng của dự án. Điều này sẽ khiến các quốc gia châu Âu nói rằng: ‘Vâng, đây là những gì chúng tôi muốn xảy ra’”.

Siêu máy gia tốc lần đầu tiên được đề xuất trở lại vào năm 2017 và sẽ có chu vi 100km và mạnh hơn 6 lần so với LHC.
Siêu máy gia tốc lần đầu tiên được đề xuất trở lại vào năm 2017 và sẽ có chu vi 100km và mạnh hơn 6 lần so với LHC. (Ảnh: CERN)

Dự án sẽ thực hiện trong 2 giai đoạn

Quyết định này được đưa ra trong một tài liệu đã phê duyệt, được gọi là Chiến lược châu Âu về Cập nhật Vật lý hạt. Tài liệu này phác thảo 2 giai đoạn của dự án. Đầu tiên, CERN sẽ chế tạo máy va chạm electron-positron với năng lượng va chạm được điều chỉnh để tối đa hóa việc sản sinh các hạt Higgs và hiểu chi tiết tính chất của chúng.

Cuối thế kỷ này, cỗ máy đầu tiên sẽ được tháo dỡ và thay thế bằng máy va chạm proton-proton. Cỗ máy mới sẽ đạt năng lượng va chạm của 100 TeV, lớn hơn nhiều so với 16 TeV của LHC, hiện là máy gia tốc mạnh nhất trên thế giới. Mục tiêu của cỗ máy là tìm kiếm các hạt hoặc lực mới của tự nhiên và mở rộng hoặc thay thế mô hình Chuẩn hiện tại của vật lý hạt. Phần lớn công nghệ sử dụng trong cỗ máy cuối cùng chưa được phát triển, và sẽ là chủ đề của nghiên cứu chuyên sâu trong những thập kỷ tới.

Bà Gianotti nói: “Đây là một chiến lược rất tham vọng, trong đó vạch ra một tương lai tươi sáng cho châu Âu và cho CERN với một cách tiếp cận khôn ngoan, thận trọng”.

Cỗ máy mới được đề xuất của CERN có ý tưởng tương tự như một dự án mà Trung Quốc đưa ra sau khi LHC phát hiện ra boson Higgs vào năm 2012. Trong đó, Bắc Kinh cũng đề xuất khả năng tổ chức một máy va chạm proton có chiều dài 100 km trong giai đoạn thứ 2.

Ông Yifang Wang, người đứng đầu Viện Vật lý Năng lượng cao (IHEP) thuộc Viện Khoa học Trung Quốc tại Bắc Kinh cho biết: “Chắc chắn đây [quyết định của CERN] là hướng đi đúng đắn” và việc này cũng “xác nhận rằng sự lựa chọn của chúng tôi [Trung Quốc] là chính xác”.

Trong khi hoàn toàn tán thành việc xây dựng máy gia tốc mới, chiến lược này cũng kêu gọi CERN nghiên cứu về việc tham gia vào Máy va chạm Tuyến tính Quốc tế (ILC), một ý tưởng cũ của các nhà vật lý ở Nhật Bản.

Ông Hitoshi Yamamoto, một nhà vật lý tại Đại học Tohoku ở Sendai, Nhật Bản, nói rằng: “Tôi tin rằng các điều kiện để ILC chuyển sang bước tiếp theo tại Nhật Bản và trên toàn cầu hiện đã có chỗ đứng vững chắc”.

Tìm kiếm tài trợ

Chiến lược của CERN phác họa rằng năm 2038 là thời điểm khởi công xây dựng đường hầm mới, dài 100 km và máy va chạm electron-positron. Cho đến lúc đó, tổ chức này sẽ tiếp tục vận hành một phiên bản nâng cấp của máy va chạm hiện tại có tên Máy gia tốc hạt lớn có Độ sáng cao (HL-LHC), hiện đang được xây dựng.

Nhưng trước khi CERN có thể bắt đầu xây dựng máy gia tốc hạt mới của mình, họ sẽ phải tìm kiếm nguồn tài trợ mới do số tiền mà cỗ máy đòi hỏi vượt quá ngân sách chi thường xuyên nhận được từ các quốc gia thành viên.

Ông Llewellyn-Smith nói rằng các quốc gia ngoài Châu Âu bao gồm Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nhật Bản có thể cần phải tham gia vào CERN để thành lập một tổ chức toàn cầu mới. Ông nói: “Gần như chắc chắn CERN sẽ cần một cấu trúc mới”.

Kế hoạch tốn kém cũng vấp phải những chỉ trích ngay cả trong cộng đồng vật lý. Bà Sabine Hossenfelder, một nhà vật lý lý thuyết tại Viện nghiên cứu nâng cao Frankfurt ở Đức, chỉ trích việc theo đuổi vật lý năng lượng cao bằng bất cứ giá nào trong khi các kết quả khoa học mới vẫn chưa được đảm bảo.

Bà Hossenfelder nói: “Tôi vẫn nghĩ rằng cỗ máy mới không phải là một ý tưởng hay. Chúng ta đang nói về hàng chục tỷ EUR. Tôi chỉ nghĩ rằng chúng ta không có đủ tiềm năng khoa học để thực hiện loại nghiên cứu đó ngay bây giờ”.

Bà Tara Shears, nhà vật lý tại Đại học Liverpool, Vương quốc Anh cho biết, máy gia tốc hạt mới dự kiến sẽ thăm dò trong địa hạt chưa từng được khám phá. Trong khi LHC có một mục tiêu rõ ràng là tìm kiếm boson Higgs cũng như các nhà lý thuyết cũng tin rằng có thể có các hạt mới trong phạm vi khối lượng mà nó có thể khám phá, thì tình hình bây giờ đã khác.

Bà nói: “Bây giờ chúng ta không có dự đoán tương đương, vững chắc 'như đá' - và điều đó khiến cho việc biết ở đâu và làm thế nào để tìm ra câu trả lời có độ thách thức và rủi ro cao hơn”.

Tuy nhiên, bà nói: “Chúng ta biết rằng cách duy nhất để tìm câu trả lời là bằng thực nghiệm và nơi duy nhất để tìm thấy chúng là nơi chúng ta chưa thể thăm dò đến”.

Kết thúc cuộc họp mà hầu hết các thành viên tham dự từ xa, chủ tịch Hội đồng CERN Ursula Bassler cho biết: “Nhiệm vụ lớn bây giờ mà chúng ta đối mặt là đưa chiến lược này thành hiện thực”. Sau đó, bà bật một chai rượu sâm banh chia vui cùng mọi người.

Văn Thiện

Theo Nature