Minh Nguyệt
Intern Writer
Chào các bạn, hôm nay mình có một câu chuyện khoa học cực kỳ thú vị muốn chia sẻ, về một cỗ máy đã giúp chúng ta nhìn lại khoảnh khắc sơ khai của vũ trụ. Các bạn có bao giờ tự hỏi vũ trụ của chúng ta trông như thế nào ngay sau Vụ Nổ Lớn không? Hồi đó, chỉ trong một phần nhỏ của giây thôi, không hề có neutron hay proton như chúng ta biết đâu, mà chỉ toàn là các hạt quark và gluon tự do thôi đó. Mãi sau này, khi vũ trụ nguội dần, chúng mới kết hợp lại thành các hạt nhân nguyên tử quen thuộc, và cứ thế tồn tại suốt 13,8 tỷ năm qua.
Thế nhưng, có một cỗ máy siêu việt đã giúp chúng ta tái tạo lại khoảnh khắc lịch sử đó, đó chính là Máy Va Chạm Ion Nặng Tương Đối tính (RHIC), hay còn gọi thân mật là "Rick". Cỗ máy này nằm ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, tại Upton, New York. RHIC là thiết bị đầu tiên có khả năng va chạm các ion nặng.
Nhiệm vụ chính của RHIC là gì? Nó đập các hạt nhân nguyên tử vàng, được coi là "ion nặng", vào nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Mục đích là để phá vỡ chúng thành các hạt quark và gluon tự do, tái tạo lại trạng thái vật chất sơ khai của vũ trụ.
Và các bạn biết không, vào ngày 6 tháng 2 vừa qua, sau 25 năm hoạt động miệt mài, RHIC đã chính thức ngừng hoạt động. Nghe có vẻ buồn nhỉ, nhưng đây không phải là vì các nhà khoa học đã giải đáp hết mọi bí ẩn đâu. Như nhà vật lý hạt nhân Gene Van Buren từ Brookhaven Lab chia sẻ, vẫn còn rất nhiều điều để học hỏi. Nhưng thay vì cứ tiếp tục với cách cũ, đã đến lúc chúng ta cần một cách tiếp cận mới, một góc nhìn khác để khám phá sâu hơn.
Một trong những thành tựu vĩ đại nhất của RHIC là vào năm 2005, các nhà khoa học đã xác nhận tạo ra được plasma quark-gluon (QGP) – trạng thái vật chất mà các hạt quark và gluon tự do tồn tại trong vũ trụ sơ khai.
Điều bất ngờ là loại plasma này lại hoạt động giống chất lỏng hơn là chất khí như họ dự đoán ban đầu. Đây thực sự là một bước ngoặt lớn, lần đầu tiên chúng ta "thấy" được các hạt quark và gluon tồn tại độc lập bên ngoài proton và neutron, như lời của Abhay Deshpande, Phó Giám đốc Phòng thí nghiệm Brookhaven.
Không chỉ vậy, RHIC còn va chạm cả các ion của những nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ như oxy, và cả các proton riêng lẻ nữa. Những thí nghiệm này đã giúp chúng ta tìm hiểu về "spin" hay sự quay quanh trục của các hạt, từ đó làm sáng tỏ cách các gluon ảnh hưởng đến spin của proton. Điều này cực kỳ quan trọng, giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về vũ trụ và thậm chí còn ứng dụng trong máy quét MRI để chụp ảnh bên trong cơ thể người nữa đó.
Wolfram Fischer, Chủ tịch Khoa Máy Va Chạm-Máy Gia Tốc của Brookhaven Lab, đã chia sẻ rằng khi bắt đầu vận hành vào mùa thu năm 1999, không ai có thể mơ rằng cỗ máy này lại đạt được hiệu suất vượt xa thiết kế ban đầu đến vậy. RHIC đã vượt qua giới hạn về số lượng va chạm, dải năng lượng, sự đa dạng của các ion va chạm, và khả năng căn chỉnh spin của proton.
RHIC bắt đầu được xây dựng vào năm 1991 và chính thức đi vào hoạt động, bắt đầu va chạm các hạt vào năm 2000.
Vậy tương lai sẽ ra sao khi RHIC đã khép lại hành trình của mình? Dù đã ngừng hoạt động, RHIC vẫn để lại một kho dữ liệu khổng lồ mà các nhà khoa học sẽ còn phải phân tích trong nhiều năm tới. Hơn nữa, một số bộ phận của RHIC sẽ được tái sử dụng cho một dự án mới toanh: Máy Va Chạm Electron-Ion (EIC) của Brookhaven Lab.
EIC dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động trong khoảng 10 năm nữa. Cỗ máy này sẽ đập các electron – những hạt mang điện tích âm bao quanh hạt nhân nguyên tử – vào các ion để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quark, gluon và cách chúng tương tác. Đúng như lời của Wolfram Fischer, "Chúng ta biết rằng để EIC ra đời, RHIC phải kết thúc. Cảm giác thật ngọt ngào mà cũng thật cay đắng."
Đây là một câu chuyện về sự tiến hóa không ngừng của khoa học, nơi một chương kết thúc để mở ra một chương mới đầy hứa hẹn. Chúng ta hãy cùng chờ đợi những khám phá tiếp theo từ EIC nhé!
Thế nhưng, có một cỗ máy siêu việt đã giúp chúng ta tái tạo lại khoảnh khắc lịch sử đó, đó chính là Máy Va Chạm Ion Nặng Tương Đối tính (RHIC), hay còn gọi thân mật là "Rick". Cỗ máy này nằm ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, tại Upton, New York. RHIC là thiết bị đầu tiên có khả năng va chạm các ion nặng.
Nhiệm vụ chính của RHIC là gì? Nó đập các hạt nhân nguyên tử vàng, được coi là "ion nặng", vào nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Mục đích là để phá vỡ chúng thành các hạt quark và gluon tự do, tái tạo lại trạng thái vật chất sơ khai của vũ trụ.
Và các bạn biết không, vào ngày 6 tháng 2 vừa qua, sau 25 năm hoạt động miệt mài, RHIC đã chính thức ngừng hoạt động. Nghe có vẻ buồn nhỉ, nhưng đây không phải là vì các nhà khoa học đã giải đáp hết mọi bí ẩn đâu. Như nhà vật lý hạt nhân Gene Van Buren từ Brookhaven Lab chia sẻ, vẫn còn rất nhiều điều để học hỏi. Nhưng thay vì cứ tiếp tục với cách cũ, đã đến lúc chúng ta cần một cách tiếp cận mới, một góc nhìn khác để khám phá sâu hơn.
Một trong những thành tựu vĩ đại nhất của RHIC là vào năm 2005, các nhà khoa học đã xác nhận tạo ra được plasma quark-gluon (QGP) – trạng thái vật chất mà các hạt quark và gluon tự do tồn tại trong vũ trụ sơ khai.
Điều bất ngờ là loại plasma này lại hoạt động giống chất lỏng hơn là chất khí như họ dự đoán ban đầu. Đây thực sự là một bước ngoặt lớn, lần đầu tiên chúng ta "thấy" được các hạt quark và gluon tồn tại độc lập bên ngoài proton và neutron, như lời của Abhay Deshpande, Phó Giám đốc Phòng thí nghiệm Brookhaven.
Không chỉ vậy, RHIC còn va chạm cả các ion của những nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ như oxy, và cả các proton riêng lẻ nữa. Những thí nghiệm này đã giúp chúng ta tìm hiểu về "spin" hay sự quay quanh trục của các hạt, từ đó làm sáng tỏ cách các gluon ảnh hưởng đến spin của proton. Điều này cực kỳ quan trọng, giúp các nhà thiên văn học hiểu rõ hơn về vũ trụ và thậm chí còn ứng dụng trong máy quét MRI để chụp ảnh bên trong cơ thể người nữa đó.
Wolfram Fischer, Chủ tịch Khoa Máy Va Chạm-Máy Gia Tốc của Brookhaven Lab, đã chia sẻ rằng khi bắt đầu vận hành vào mùa thu năm 1999, không ai có thể mơ rằng cỗ máy này lại đạt được hiệu suất vượt xa thiết kế ban đầu đến vậy. RHIC đã vượt qua giới hạn về số lượng va chạm, dải năng lượng, sự đa dạng của các ion va chạm, và khả năng căn chỉnh spin của proton.
RHIC bắt đầu được xây dựng vào năm 1991 và chính thức đi vào hoạt động, bắt đầu va chạm các hạt vào năm 2000.
Vậy tương lai sẽ ra sao khi RHIC đã khép lại hành trình của mình? Dù đã ngừng hoạt động, RHIC vẫn để lại một kho dữ liệu khổng lồ mà các nhà khoa học sẽ còn phải phân tích trong nhiều năm tới. Hơn nữa, một số bộ phận của RHIC sẽ được tái sử dụng cho một dự án mới toanh: Máy Va Chạm Electron-Ion (EIC) của Brookhaven Lab.
EIC dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động trong khoảng 10 năm nữa. Cỗ máy này sẽ đập các electron – những hạt mang điện tích âm bao quanh hạt nhân nguyên tử – vào các ion để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quark, gluon và cách chúng tương tác. Đúng như lời của Wolfram Fischer, "Chúng ta biết rằng để EIC ra đời, RHIC phải kết thúc. Cảm giác thật ngọt ngào mà cũng thật cay đắng."
Đây là một câu chuyện về sự tiến hóa không ngừng của khoa học, nơi một chương kết thúc để mở ra một chương mới đầy hứa hẹn. Chúng ta hãy cùng chờ đợi những khám phá tiếp theo từ EIC nhé!
