Máy gia tốc hạt mã hóa bí mật của máy photocopy thế nào?

Máy gia tốc hạt là gì và tầm quan trọng của nó là như thế nào?

Nằm sâu dưới lòng đất 100m dưới vùng biên thuỳ Pháp và Thụy sĩ là chiếc máy lớn nhất thế giới, được chế tạo bởi tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu (European Organization for Nuclear Research). Chiếc máy này có tên là: máy gia tốc hạt lớn (Large Hardon Collider). Máy gia tốc hạt lớn được xây dựng bởi nhiệt huyết của hàng nghìn các nhà khoa học, đến từ khắp nơi trên thế giới. Sự đồng tâm hợp lực này nhằm để biến máy gia tốc hạt lớn thành công cụ tiếp cận những kiến thức mới trong vũ trụ phê chuẩn việc nghiên cứu các hạt cơ bản. Vây các hạt cơ bản đấy là gì?

Chắn chắn các khái niệm như: proton, neutron, electron không còn xa lạ trong các bài học hóa phổ thông. Và chúng chính là 1 dạng hạt căn bản. Với những ai đang làm việc hệ trọng đến lĩnh vực vật lý lượng tử thì có thể biết một loạt danh sách dài loại hạt khác chỉ có trong các tài liệu nghiên cứu như Fermion, Quark... Chỉ bằng một động tác google đơn giản là có thể tìm thấy thông báo của một loạt các loại hạt cơ bản trên các trang web. Các nhà vật lý học đã đặt tên cho những loại hạt căn bản được khám phá này là "observed matter" (tạm dịch: vật chất nhìn thấy). Cái tên này có tức là gì?

Nếu đã có vật chất nhìn thấy thì cũng sẽ có vật chất chưa nhìn thấy. Thật vậy, sau hàng trăm năm nghiên cứu về vũ trụ, các nhà khoa học đã tiến đến với một nhận định rằng những hạt căn bản nhân loại đã phát hiện và theo dõi được chỉ chiếm khoảng... 4% tổng số hạt của vật chất đang tồn tại trong cho thuê máy photocopy e studio 723. tức thị còn đến hàng trăm các loại proton, neutron, electron đang tồn tại ngoài vũ trụ kia mà con người không biết. Giới khoa học đặt tên cho những loại hạt căn bản mà con người chưa tìm ra được là "dark matter" (tạm dịch: vật chất chưa nhìn thấy).

Một thông báo cực xăm khác nữa là "vật chất nhìn thấy" và "vật chất chưa nhìn thấy" chỉ chiếm khoảng 25% thành phần vũ trụ. Phần còn lại thuộc về một thế lực là "dark energy" (tạm dịch: năng lượng đen). Dựa vào những con số thống kê, rõ ràng những gì nhân loại hiểu biết về vũ trụ vẫn là quá ít oi. Nếu khai phá được tiềm năng của các loại vật chất và năng lượng mới này, việc xuất hiện những vật liệu siêu bền, siêu linh hoạt như tơ nhện của Spider man, áo giáp cho quân lính bay như chim của iron man… Vậy máy gia tốc hạt lớn giúp con người khám phá các loại hạt cơ bản mới như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của máy photo dựa trên sự va của 2 phân tử chuyển di ngược chiều nhau: 1 phân tử sẽ đi thuận chiều kim đồng hồ, 1 phân tử đi ngược chiều kim đồng hồ. 2 phân tử này được gia tốc với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, sau đó sẽ va với nhau. Bằng cách nghiên cứu hiện tượng quá trình va này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu được thuộc tính của các hạt căn bản mới, các bộ lý thuyết mới trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, vật lý lượng tử.

Thành phần chính của máy gia tốc hạt lớn là một đường hầm vòng tròn, có chu vi 18km. Đường hầm này chứa 2 chùm tia proton đi ngược chiều nhau. Trên vòng tròn máy gia tốc hạt lớn này có đặt các bộ phân tích những hiện tượng xảy ra khi proton va với nhau. Dưới đây là 6 điểm phân tách trong máy gia tốc hạt lớn:

ATLAS – một trong hai bộ phân tích đa mục đích. ATLAS sẽ được dùng để trên dưới những dấu hiệu vật lý học mới, bao gồm cỗi nguồn của khối lượng và các chiều phụ trợ.

CMS – một bộ phân tích đa mục đích khác, giống với ATLAS, sẽ lùng sục các hạt Higgs và kiêng những đầu mối về bản chất của vật chất tối.

ALICE – sẽ nghiên cứu một dạng "lỏng" của vật chất gọi là quark-gluon plasma, dạng tồn tại rất ngắn sau Vụ nổ lớn.



LHCb – so sánh những lượng vật chất và phản vật chất được tạo ra trong Vụ nổ lớn. LHCb sẽ rứa tìm hiểu chuyện gì đã xảy ra đối với phản vật chất "bị thất lạc".

TOTEM – đo kích tấc của proton và LHC's luminosity (tạm dịch: độ sáng máy gia tốc hạt lớn). Trong vật lý lượng tử, độ sáng ảnh hưởng đến độ chuẩn xác của máy gia tốc hạt lớn trong việc tạo xung đột.

Chiếc máy gia tốc hạt lớn này gắn liền với những con số hết sức ấn tượng. Có 9600 chiếc nam châm chuyên dụng dùng để gia tốc cho proton. Các nam châm này được đặt trong môi trường lạnh đến 1.9 độ Kenvin (tức là khoảng âm 271.56 độ, còn lạnh hơn cả nhiệt độ chân không ngoài vũ trụ). Khi vận hành máy gia tốc hạt lớn, môi trường để cho các electron di chuyển phải đạt độ chân không tuyệt đối do chỉ một phân tử khí lọt vào, hết thảy thử nghiệm sẽ thất bại. vơ hệ thống máy gia tốc hạt lớn bao gồm 150 triệu cảm biến.

Dữ liệu thu được sau khi tiến hành thể nghiệm trong vòng 1 năm lên tới 15 petabytes, tương đương với dung lượng của… 1000.000 chiếc DVD. Máy gia tốc hạt lớn tiêu thụ đến 800.000 MWh, tương đương với 19 triệu Euro 1 năm. Con số hóa đơn tiền điện của máy gia tốc hạt lớn này là trong trường hợp máy không hoạt động vào mùa đông. Sau cùng, giá trị của hết thảy công trình máy gia tốc hạt lớn là 6 tỉ đô la.

Do máy gia tốc hạt lớn sử dụng trong cho thuê máy photo toshiba có các mức năng lượng khôn cùng cao, nhiều người cho rằng chính máy gia tốc hạt lớn này có thể hủy diệt thế giới. Một số người thậm chí còn hoảng sợ đến mức đâm đơn kiện tổ chức hạt nhân châu Âu nhằm phản đối hoạt động của máy gia tốc hạt lớn. Một số căn do có thể kể đến như: máy gia tốc hạt lớn có thể tạo ra lỗ đen vũ trụ nhân tạo nuốt chửng địa cầu; Máy gia tốc hạt lớn có thể làm thay đổi trọng trường của Trái Đất; làm đổi thay cực từ của Trái Đất…

Dù rằng có những nguy cơ như vây nhưng hiệp hội khoa học đã có những tuyên bố về những nguy cơ đe dọa Trái Đất như trên chỉ có xác suất rất nhỏ. lợi. càng cao, rủi ro càng lớn. Dựa vào những thành quả đã đạt được trong dĩ vãng của máy gia tốc hạt lớn, kiên cố trông ngày mai sẽ có nhiều kết quả nghiên cứu hơn nữa trong lĩnh vực vật lý lượng tử. Và biết đâu trong số những nghiên cứu đó lại vận dụng để tạo ra những… báu vật như trong túi kì diệu của mèo máy Doremon.