M ở đầu:
3. MÁY GIA TỐC LHC:
3.10) Tìm hạt Higgs:[]
Các chuyên gia vật lý học và vũ trụ học cho rằng ngay sau khi hiện tượng Big Bang xảy ra, cả vũ trụ không có vật thể với trọng lượng mà chỉ có năng lượng. Khoa học gia Peter Higgs [3]năm 1964 đã sáng chế ra một lý thuyết về hạt hạ nguyên tử thần bí không hiện hữu với tên gọi hạt Higg Boson. Hạt này hiện hữu trong chốc lát sau hiện tượng Big Bang với vai trò hoán chuyển năng lượng thành trọng lượng trong vật chất. Những khám phá về hạt Higg Boson sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về sự hình thành của vạn vật trong vũ trụ sau hiện tượng Big Bang.
Các cú sốc proton bên trong LHC - máy gia tốc hạt nhân lớn nhất thế giới sẽ giải phóng hơi nóng mạnh gấp 100.000 lần hơi nóng của tâm mặt trời và sẽ cho phép dò tìm ra hạt Higgs. Đó là mong đợi của các nhà khoa học đang nổ lực tại CERN.
Khi đặt chân lên bàn cân, bạn có thể hy vọng rằng cân sẽ chỉ một con số nhỏ hơn đối với ngày hôm trước, bạn mong rằng... mình đang giảm cân. Số chỉ trên bàn cân đó chính là khối lượng của bạn dưới tác dụng của lực hấp dẫn xác định lên trọng lượng của bạn. Nhưng cái gì xác định cho khối lượng của bạn đây?
Đó là một trong những câu hỏi được hỏi nhiều và mong chờ có lời giải thích trong vật lý ngày nay. Rất nhiều thí nghiệm thuộc lĩnh vực vật lý hạt nhân trên thế giới đang tìm kiếm bộ máy tạo ra khối lượng.
Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm hạt nhân CERN cũng như tại Fermilab[4] đang hy vọng tìm kiếm được "Higgs boson". Họ tin tưởng rằng nó là một hạt, cũng có thể là một tập hợp hạt mà chúng có thể tạo ra những hạt có khối lượng khác.
Ý tưởng về một hạt tạo ra một khối lượng khác quả là một điều phi trực quan...! Phải chăng khối lượng không là một đặc tính cố hữu của vật chất? Nếu không thì làm sao lại có thể tồn tại một thực thể ở đó nó truyền khối lượng vào một thực thể khác bằng cách luân chuyển và bằng cách tương tác với chúng?
Một ví dụ có thể giúp bạn hiểu được sự hoạt động của "nguyên lý" này đó là bạn hãy tưởng tượng mình tới dự một bữa tiệc. Với đám đông các khách mời, phân bố chật kín hội trường. Khi một ngôi sao điện ảnh bước vào, đám đông ở cửa vây quanh và bám lấy anh ta. Anh ta thu hút những người gần nhất và di chuyển vào trong. Bằng việc kéo theo một đám đông xung quanh, anh ta đã làm tăng động lượng, một dấu hiệu của khối lượng. Anh ta khó khăn mới có thể thoát ra khỏi đám đông ấy, và càng khó hơn để có thể trở lại chỗ ban đầu.
Ảnh hướng của nhóm (đám đông vây quanh) chính là bộ máy Higgs. Lý thuyết đưa ra giả thuyết cho rằng có một dạng lưới biểu trưng cho trường Higgs phủ đầy vũ trụ. Giống như trường điện từ, nó có ảnh hưởng tới những hạt di chuyển xuyên qua nó, nhưng nó cũng liên hệ với vật lý chất rắn. Các nhà khoa học biết rằng khi một electron đi qua một mạng tinh thể nguyên tử điện tích dương, khối lượng của electron có thể tăng lên gấp 40 lần. Điều này cũng có thể
4
đúng với trường Higgs, khi một hạt di chuyển trong nó, nó sẽ bị bóp méo một chút - giống như đám đông vây quanh ngôi sao điện ảnh ở bữa tiệc - và truyền khối lượng cho hạt.
Câu hỏi về khối lượng là một vấn đề hóc búa, dẫn đến việc tồn tại hạt Higgs boson để phủ kín khoảng trống còn sót trong Mô Hình Chuẩn. Mô Hình Chuẩn miêu tả 3 trong 4 lưc của tự nhiên: lực điện từ, lực tương tác mạnh, và lực tương tác yếu. Lực điện từ đã được biết một cách cặn kẽ trong nhiều thập kỷ qua. Hiện tại, các nhà vật lý dồn sự quan tâm sang lực hạt nhân mạnh, cái bó những phần của hạt nhân nguyên tử lại với nhau, và lực hạt nhân yếu, cái chi phối khả năng phóng xạ cũng như phản ứng hidro, một phản ứng quan trọng tạo ra năng lượng mặt trời.