Trung Quốc đã có bước tiến lớn trong việc săn tìm các hạt hạ nguyên tử khó nắm bắt gọi là neutrino. Các nhà nghiên cứu từ Viện Tsung-Dao Lee thuộc Đại học Giao thông Thượng Hải đã tiến hành thử nghiệm trên biển một thiết bị có tên là Máy triển khai dụng cụ chính xác dưới biển có chức năng thả đàn hồi (Spider).
Cuộc kiểm tra toàn diện của thiết bị triển khai Spider đã thành công sau tám phiên bản thiết kế và nhiều lần thử nghiệm. Tờ South China Morning Post (SCMP) đưa tin rằng thiết bị này rất quan trọng để xây dựng một kính viễn vọng dưới nước khổng lồ nhằm tìm kiếm neutrino.
Mặc dù địa điểm thử nghiệm không được tiết lộ.
Thử nghiệm trên biển thành công
Gần như không có khối lượng và trung hòa về điện, neutrino được sinh ra trong các sự kiện dữ dội như phản ứng hạt nhân bên trong các ngôi sao. Hàng tỷ hạt neutrino chảy qua cơ thể chúng ta mỗi giây và khắp Trái đất mà không để lại dấu vết hoặc bị phát hiện.
Chúng được phát hiện lần đầu tiên khi thoát ra khỏi lò phản ứng hạt nhân vào năm 1956, và nhiều thí nghiệm phát hiện neutrino đã phát hiện ra sự bắn phá liên tục của các hạt được gửi đến chúng ta từ Mặt trời. Nhưng chuỗi phản ứng này lại che giấu những neutrino hiếm hơn được tạo ra khi các tia vũ trụ, mà nguồn gốc vẫn còn là một bí ẩn, tấn công vào bầu khí quyển Trái đất.
Tác phẩm nghệ thuật về các hạt năng lượng cao và bức xạ từ một ngôi sao trong không gian sâu thẳm (tia vũ trụ) tác động đến các phân tử và nguyên tử trong bầu khí quyển của Trái đất. Ảnh: Getty
Để phát hiện các hạt khó nắm bắt này, các nhà khoa học đang nỗ lực chế tạo những thiết bị khổng lồ (đài quan sát neutrino) trong môi trường yên tĩnh nhất có thể, chẳng hạn như dưới nước sâu hoặc chôn trong băng.
Việc nghiên cứu neutrino vô cùng quan trọng đối với cả vật lý hạt và vật lý thiên văn. Những hạt siêu nhỏ này là chìa khóa để giải mã một số bí ẩn sâu xa nhất của vũ trụ.
Cuộc thử nghiệm thành công này là bước tiến quan trọng hướng tới việc xây dựng Kính viễn vọng Neutrino biển sâu nhiệt đới Hailing (Trident) của Trung Quốc.
Các đài quan sát neutrino như Trident đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập các hạt hạ nguyên tử này để giúp làm sáng tỏ nguồn gốc của các tia vũ trụ và các hiện tượng thiên thể khác.
Trong thử nghiệm toàn diện, Spider đã hạ xuống và giữ nguyên vị trí ngay phía trên đáy đại dương. Sau đó, nó quay trơn tru trong 10 phút, kéo ra một chuỗi dài 700 mét gồm 20 cảm biến và bốn khối nổi. Các quả bóng cảm biến được đặt ở độ sâu khoảng 1.700 mét.
Các cảm biến này được đặt góc chính xác để chuẩn bị cho việc xây dựng một đài quan sát neutrino lớn ở vùng biển sâu phía Đông Nam Trung Quốc. Vị trí chính xác này là cần thiết để thu thập neutrino có nguồn gốc từ các phản ứng vũ trụ hoặc khí quyển.
Đài quan sát kích thước đầy đủ
Việc thử nghiệm thành công hệ thống này sẽ mở đường cho việc xây dựng đài quan sát hoàn chỉnh. Kính viễn vọng Trident sẽ sử dụng kích thước khổng lồ của nó để ghi lại những vụ va chạm hiếm gặp này. Nó sẽ nằm ở độ sâu khoảng 3.500 mét dưới bề mặt nước biển.
Môi trường tối và yên tĩnh này là cần thiết để phát hiện các tín hiệu ánh sáng yếu.
Hình minh họa
Vị trí dưới biển sâu cũng không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời, rung động bề mặt và bức xạ tự nhiên. Tất cả những đặc điểm này khiến nơi đây trở nên lý tưởng để phát hiện các va chạm hiếm gặp của các neutrino khó nắm bắt.
Một nghiên cứu lưu ý rằng: "Các mảng phát hiện neutrino dưới biển sâu mang lại những lợi thế đáng kể so với các máy dò neutrino trên đất liền, bao gồm khối lượng phát hiện gần như không giới hạn và điều kiện che chắn vượt trội" .
Một số đài quan sát lớn đã được xây dựng trên toàn thế giới để phát hiện neutrino. Trong đó, IceCube ở Nam Cực là dự án nổi tiếng nhất, sử dụng 5.000 cảm biến đông lạnh trong một kilomet khối băng.
Một đài quan sát lớn khác là Baikal-GVD của Nga, kính viễn vọng neutrino lớn đầu tiên được đặt trong nước tự nhiên, neo bên dưới lớp băng của Hồ Baikal ở Siberia.
Ngoài ra, Trung Quốc cũng đang nghiên cứu Kính viễn vọng Neutrino Dưới nước Năng lượng Cao (Hunt), do Viện Vật lý Năng lượng Cao dẫn đầu. Đài quan sát này cũng sẽ được xây dựng ở biển.
Giới chuyên môn dự kiến kính viễn vọng này có thể phát hiện được khối lượng khoảng 30 kilômét khối, khiến Hunt trở thành kính viễn vọng neutrino lớn nhất từng được chế tạo.
Những tiến bộ của Trung Quốc trong nghiên cứu neutrino minh chứng cho sự quan tâm ngày càng tăng của quốc tế đối với các hạt hạ nguyên tử này. Với sự phát triển thành công của các đài quan sát như Trident và Hunt, các nhà khoa học hy vọng sẽ đạt được những đột phá trong việc hiểu biết về tia vũ trụ và các hiện tượng vật lý thiên văn khác. Những nỗ lực này không chỉ nâng cao kiến thức của chúng ta về vũ trụ mà còn mở đường cho những đổi mới công nghệ trong việc phát hiện hạt và phân tích dữ liệu.
Khi thế giới tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu neutrino, sự hợp tác giữa các quốc gia và tổ chức sẽ ngày càng trở nên quan trọng. Mục tiêu chung là khám phá những bí mật của vũ trụ thông qua việc phát hiện neutrino có thể dẫn đến những khám phá khoa học chưa từng có.
