Tương lai tươi sáng cho các nhà nghiên cứu phản vật chất tại CERN

Một bộ phận của thí nghiệm ALPHA tại CERN. (Ảnh: CERN)

Hồi tháng trước, trên trang physicsworld.com có tường thuật rằng các nhà vật lí thuộc thí nghiệm ALPHA của CERN đã bắt giữ 309 nguyên tử phản hydrogen trong thời gian 1000 giây – phá vỡ kỉ lục trước đó của họ bắt giữ 38 nguyên tử trong thời gian một phần năm của một giây. Giờ thì sự thành công của đội đã mang lại thêm một khoản tiền tài trợ nữa sẽ cho phép xây dựng thêm hai thiết bị nghiên cứu phản vật chất mới, đồng thời xây dựng một nguồn phản proton mới.

Nghiên cứu phản vật chất như phản hydrogen có tầm quan trọng trong việc phát triển kiến thức của chúng ta về vũ trụ và lí giải tại sao nó lại chứa vật chất nhiều hơn phản vật chất. Phát biểu với physicsworld.com, phát ngôn viên ALPHA Jeffrey Hangst giải thích rằng nhiệm vụ tiếp theo của đội là nghiên cứu cấu trúc của phản hydrogen – một phản proton liên kết với một phản electron – sử dụng vi sóng. “Chúng tôi sẽ sử dụng tần số vi sóng để lật đảo spin của các nguyên tử phản vật chất. Khi đó chúng tôi có thể phát hiện ra sự tương tác cộng hưởng và khảo sát cấu trúc của chúng. Đây sẽ là bước tiến khiêm tốn đầu tiên hướng đến sự thật sự hiểu rõ phản vật chất”, Hangst nói. Những khác biệt cấu trúc của hydrogen và phản hydrogen không được Mô hình Chuẩn của ngành vật lí hạt dự đoán và có thể hướng đến cơ sở vật lí hoàn toàn mới.

Hangst cho biết đội ALPHA hiện đang trong tiến trình xây dựng một máy dò hạt mới tên gọi là ALPHA 2 sẽ có khả năng phân tích quang phổ. Không giống như thí nghiệm hiện nay, ALPHA 2 sẽ có những laser cần thiết để nghiên cứu quang phổ của các phản nguyên tử. “Chúng tôi cố ý không hỗ trợ laser cho thiết kế ALPHA hiện nay vì ngay từ ban đầu chúng tôi chỉ muốn có thể tạo ra và bắt giữ phản vật chất”, Hangst giải thích. Đội nghiên cứu muốn thấy dụng cụ mới đi vào hoạt động vào năm 2012, để các nhà nghiên cứu có thể thu thập dữ liệu trước khi Máy Va chạm Hadron Lớn của CERN đóng cửa để nâng cấp vào năm 2013 – cái sẽ ảnh hưởng đến ALPHA 2.

Một thiết bị mới tên gọi là ELENA

Sự thành công trong thời gian gần đây của ALPHA cũng khuyến khích CERN tiến tới xúc tiến một nguồn phát phản proton mới gọi là Extra Low Energy Antiproton hay ELENA. ELENA đã được đề xuất hồi mấy năm trước nhưng bị treo lại vì thiếu tiền tài trợ. Nhưng nay ông chủ CERN Rolf-Dieter Heuer cho biết ông đã cho triển khai nguồn ELENA. Nguồn phát phản proton hiện nay làm giảm tốc phản proton xuống 5 MeV trước khi cấp chúng cho ALPHA và những thí nghiệm khác tại CERN. ELENA sẽ phân phối những phản proton ở khoảng 100 keV, cái sẽ mang lại cho ALPHA một số lượng lớn hơn những phản proton có thể sử dụng và cũng sẽ làm tăng thêm hiệu suất sử dụng.

Với nguồn ELENA mới đi vào hoạt động, Hangst hi vọng sẽ có thêm một đợt nâng cấp nữa đối với thí nghiệm ALPHA, đặt tên là ALPHA 3. Thí nghiệm thế hệ tiếp theo này sẽ cho phép đội tiếp tục bẫy lạnh thêm những mẫu phản proton và cho phép các nhà nghiên cứu khảo sát những hiệu ứng hấp dẫn đối với phản vật chất. “Làm lạnh bằng laser đối với hydrogen thật khó nhưng có thể thực hiện được”, Hangst nói, ông tin rằng toàn bộ những nâng cấp này có thể diễn ra trong 10 năm tới. “Đúng lúc tôi đến tuổi nghỉ hưu rồi!”

Nói chung, quãng thời gian hào hứng đối với nghiên cứu phản vật chất là những năm tháng sắp tới. “Toàn bộ tin tức hiện nay là suôn sẻ và đầy khích lệ. Chúng tôi biết cách tiếp cận của mình là thích hợp”, Hangst nói.

Nguồn: physicsworld.com