Thế Việt
Writer
Tại một mỏ vàng cũ ở bang South Dakota, Hoa Kỳ, các hang động khổng lồ, mỗi hang đủ lớn để chứa 3 Tượng Nữ thần Tự do, đang được xây dựng để đặt các máy dò cho Thí nghiệm neutrino dưới lòng đất sâu (DUNE) – một trong những thí nghiệm khoa học lớn nhất lịch sử nước Mỹ.
Một trong những hang động đặt máy dò xa của thí nghiệm DUNE
Theo trang B1M, một loạt các hang động khổng lồ đang được xây dựng tại một mỏ vàng cũ, nằm sâu bên dưới thị trấn Lead, bang South Dakota, Hoa Kỳ. Khi được hoàn thành, cơ sở đồ sộ này sẽ tạo thành một nửa của Thí nghiệm neutrino dưới lòng đất sâu (Deep Underground Neutrino Experiment - DUNE). Gồm hai cơ sở trải dài qua hai tiểu bang và nằm ở độ sâu hơn một kilomet dưới lòng đất, DUNE là một trong những thí nghiệm khoa học có quy mô lớn nhất từng được xây dựng trong lịch sử nước Mỹ.
Mục tiêu của thí nghiệm này là "săn tìm" và nghiên cứu về neutrino, một trong những loại hạt nhỏ nhất và bí ẩn nhất trong vũ trụ, thường được mệnh danh là "hạt ma".
Thí nghiệm DUNE bắt đầu tại khuôn viên của phòng thí nghiệm quốc gia Fermilab ở ngoại ô bang Illinois. Tại đây, các nhà khoa học đang phát triển máy gia tốc hạt neutrino mạnh nhất thế giới có tên là PIP-II. Cỗ máy này sẽ tăng tốc các hạt proton lên gần tới tốc độ ánh sáng trước khi bắn chúng vào một mục tiêu, qua đó tạo ra một chùm tia neutrino tập trung. Một ụ cỏ lớn sẽ có nhiệm vụ điều chỉnh chùm tia này hướng xuống lòng đất, về phía hai bộ máy dò nằm cách nhau hàng nghìn kilomet.
Tại Lead, South Dakota, máy dò xa của DUNE đang được xây dựng ở độ sâu 1.475 mét trong một mỏ vàng cũ có tên là Homestake. Nơi đây đã được chuyển đổi thành Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford (SURF), cung cấp không gian cho hàng loạt các thí nghiệm khoa học của nhiều tổ chức khác nhau.
Cơ sở này sẽ bao gồm ba hang động được xây dựng đặc biệt, mỗi hang đủ lớn để có thể chứa được 3 bức Tượng Nữ thần Tự do nằm ngang. Đây được xem là những hang động nhân tạo lớn nhất từng được xây dựng ở một độ sâu như vậy trên Trái Đất.
Quá trình xây dựng các hang động này đã hoàn thành vào năm 2024, sau khi các công nhân đã đào đi một khối lượng đá lên tới 800.000 tấn từ mỏ cũ. Hiện tại, các hang động này đang được lót bằng bê tông phun và sàn bê tông đang được đổ, sẵn sàng cho việc lắp đặt một phòng thí nghiệm công nghệ cao.
Neutrino là một trong những hạt nhỏ nhất được biết đến trong vũ trụ và chúng hầu như không tương tác với bất cứ thứ gì. Một hạt neutrino có thể bay trong một quãng đường dài tới 5 năm ánh sáng xuyên qua một khối chì đặc trước khi có 50% cơ hội sẽ dừng lại. Thứ duy nhất mà chúng có thể va chạm là hạt nhân của các nguyên tử.
Chính vì chúng tương tác rất yếu với vật chất, các nhà khoa học phải đặt các máy dò của mình ở sâu dưới lòng đất. Lớp đất đá dày gần 1,5 km sẽ hoạt động như một tấm khiên khổng lồ, giúp che chắn cho các máy dò khỏi các tia vũ trụ và các loại bức xạ khác từ không gian, qua đó đảm bảo rằng các máy dò chỉ ghi nhận được các tín hiệu từ các hạt neutrino.
Bên trong các hang động, bốn module máy dò khổng lồ sẽ được lắp đặt, mỗi module có một công nghệ hơi khác nhau để có thể thu thập được mọi hành vi của các "hạt ma". Dự kiến, thí nghiệm DUNE sẽ bắt đầu đi vào hoạt động vào năm 2032. Những khám phá từ thí nghiệm này được kỳ vọng sẽ giúp các nhà khoa học trả lời những câu hỏi cơ bản nhất về vũ trụ, như tại sao vũ trụ lại được cấu tạo bởi vật chất thay vì phản vật chất.
Một trong những hang động đặt máy dò xa của thí nghiệm DUNE
DUNE: Thí nghiệm "săn tìm hạt ma" quy mô lớn nhất lịch sử Mỹ
Theo trang B1M, một loạt các hang động khổng lồ đang được xây dựng tại một mỏ vàng cũ, nằm sâu bên dưới thị trấn Lead, bang South Dakota, Hoa Kỳ. Khi được hoàn thành, cơ sở đồ sộ này sẽ tạo thành một nửa của Thí nghiệm neutrino dưới lòng đất sâu (Deep Underground Neutrino Experiment - DUNE). Gồm hai cơ sở trải dài qua hai tiểu bang và nằm ở độ sâu hơn một kilomet dưới lòng đất, DUNE là một trong những thí nghiệm khoa học có quy mô lớn nhất từng được xây dựng trong lịch sử nước Mỹ.
Mục tiêu của thí nghiệm này là "săn tìm" và nghiên cứu về neutrino, một trong những loại hạt nhỏ nhất và bí ẩn nhất trong vũ trụ, thường được mệnh danh là "hạt ma".
Hành trình 1.300 km của "hạt ma"
Thí nghiệm DUNE bắt đầu tại khuôn viên của phòng thí nghiệm quốc gia Fermilab ở ngoại ô bang Illinois. Tại đây, các nhà khoa học đang phát triển máy gia tốc hạt neutrino mạnh nhất thế giới có tên là PIP-II. Cỗ máy này sẽ tăng tốc các hạt proton lên gần tới tốc độ ánh sáng trước khi bắn chúng vào một mục tiêu, qua đó tạo ra một chùm tia neutrino tập trung. Một ụ cỏ lớn sẽ có nhiệm vụ điều chỉnh chùm tia này hướng xuống lòng đất, về phía hai bộ máy dò nằm cách nhau hàng nghìn kilomet.
- Máy dò gần: Nằm cách đó chỉ khoảng 600 mét, có nhiệm vụ đo lường chùm tia neutrino ngay khi nó vừa được tạo ra.
- Máy dò xa: Sau đó, chùm tia sẽ tiếp tục di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, xuyên qua lòng đất mà không cần đường hầm, đi một quãng đường dài 1.286 km để tới mục tiêu thứ hai là máy dò xa.
"Khoét rỗng" ngọn núi để xây phòng thí nghiệm khổng lồ
Tại Lead, South Dakota, máy dò xa của DUNE đang được xây dựng ở độ sâu 1.475 mét trong một mỏ vàng cũ có tên là Homestake. Nơi đây đã được chuyển đổi thành Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford (SURF), cung cấp không gian cho hàng loạt các thí nghiệm khoa học của nhiều tổ chức khác nhau.
Cơ sở này sẽ bao gồm ba hang động được xây dựng đặc biệt, mỗi hang đủ lớn để có thể chứa được 3 bức Tượng Nữ thần Tự do nằm ngang. Đây được xem là những hang động nhân tạo lớn nhất từng được xây dựng ở một độ sâu như vậy trên Trái Đất.
Quá trình xây dựng các hang động này đã hoàn thành vào năm 2024, sau khi các công nhân đã đào đi một khối lượng đá lên tới 800.000 tấn từ mỏ cũ. Hiện tại, các hang động này đang được lót bằng bê tông phun và sàn bê tông đang được đổ, sẵn sàng cho việc lắp đặt một phòng thí nghiệm công nghệ cao.
Neutrino: "Hạt ma" và lý do phải xây phòng thí nghiệm dưới lòng đất
Neutrino là một trong những hạt nhỏ nhất được biết đến trong vũ trụ và chúng hầu như không tương tác với bất cứ thứ gì. Một hạt neutrino có thể bay trong một quãng đường dài tới 5 năm ánh sáng xuyên qua một khối chì đặc trước khi có 50% cơ hội sẽ dừng lại. Thứ duy nhất mà chúng có thể va chạm là hạt nhân của các nguyên tử.
Chính vì chúng tương tác rất yếu với vật chất, các nhà khoa học phải đặt các máy dò của mình ở sâu dưới lòng đất. Lớp đất đá dày gần 1,5 km sẽ hoạt động như một tấm khiên khổng lồ, giúp che chắn cho các máy dò khỏi các tia vũ trụ và các loại bức xạ khác từ không gian, qua đó đảm bảo rằng các máy dò chỉ ghi nhận được các tín hiệu từ các hạt neutrino.
Bên trong các hang động, bốn module máy dò khổng lồ sẽ được lắp đặt, mỗi module có một công nghệ hơi khác nhau để có thể thu thập được mọi hành vi của các "hạt ma". Dự kiến, thí nghiệm DUNE sẽ bắt đầu đi vào hoạt động vào năm 2032. Những khám phá từ thí nghiệm này được kỳ vọng sẽ giúp các nhà khoa học trả lời những câu hỏi cơ bản nhất về vũ trụ, như tại sao vũ trụ lại được cấu tạo bởi vật chất thay vì phản vật chất.
