Tháng 10, 2017
Thứ bảy
Thứ Bảy, ngày 10/10/2015 06:36 AM (GMT+7)

Chặng đường dài 85 năm của Giải Nobel Vật lý 2015

Giải Nobel vật lý năm 2015 đã vinh danh hai nhà khoa học, Takaaki Kajita đến từ Nhật và Arthur B. McDonald đến từ Canada, do những đóng góp quan trọng qua những thành tựu nghiên cứu chứng minh rằng các hạt neutrino, được các nhà lý thuyết đề xuất từ năm 1930, nay đã được định dạng, cụ thể đã xác định được một đại lượng vật lý, một điều kỳ diệu. Đó là các hạt neutrino có khối lượng dù vô cùng bé nhỏ.

Bài viết này sẽ giới thiệu với độc giả những điểm chính yếu liên quan đến hạt neutrino kỳ diệu.

Neutrino là gì, tính chất?

- Neutrino (ký hiệu ν) là một trong các loại hạt cơ bản (còn gọi là các “hạ nguyên tử”, thành phần bé nhỏ tạo thành vật chất) được sản sinh ra bởi sự phân rã phóng xạ hay va chạm giữa các hạt nhân nguyên tử hay các hạt cơ bản khác.

- Có ba loại khác nhau của các neutrino với các ký hiệu khác nhau - νe, νμ và ντ . Mỗi loại hạt neutrino liên quan đến sự hình thành hay biến mất của chúng với sự tham gia của một trong ba hạt tích điện - electron (e), muon (μ) hay tau (τ).

Chặng đường dài 85 năm của Giải Nobel Vật lý 2015 - 1

Hai nhà vật lý Takaaki Kajita người Nhật và Arthur Bruce McDonald người Canada. Ảnh: AP

- Neutrino không mang điện tích. Nhưng điều quan trọng làm nên Giải Nobel Vật lý 2015 là: khối lượng của neutrino rất nhỏ nhưng không hoàn toàn bằng không.

- Giới hạn trên về khối lượng của các hạt neutrino và phản neutrino được một số tác giả đưa ra như sau:

Neutrino từ đâu đến?

- Phần lớn các neutrino đến trái đất từ vũ trụ. Chúng sinh ra vào khoảng 15 tỷ năm trước đây, ngay sau khi vũ trụ ra đời. Kể từ thời điểm ra đời, vũ trụ đã không ngừng mở rộng và nguội mát dần và số lượng neutrino khổng lồ cứ tiếp tục di chuyển. Về mặt lý thuyết, hiện nay có rất nhiều neutrino được tạo thành nền (hay phông) bức xạ vũ trụ với nhiệt độ 1,9 độ Kelvin (-271,2 độ C).

- Ở trên trái đất, ngoài một lượng “khủng” luôn luôn được đón nhận từ vũ trụ, các neutrino “nội địa” còn được sản sinh từ các thiết bị hạt nhân như máy gia tốc hạt, bom hạt nhân …

- Ngoài ra, các cơn bão neutrino còn sinh ra trong các quá trình sinh, va chạm, và cả “cái chết” của các ngôi sao, đặc biệt là các vụ nổ của siêu tân tinh.

Một vài nét lịch sử liên quan Neutrino

# 1931 - Một hạt giả thuyết được dự đoán bởi lý thuyết Wolfgang Pauli. Dự đoán dựa trên thực tế là năng lượng và động lực đã được bảo tồn tương ứng trong một số phân rã phóng xạ. Pauli cho rằng một phần năng lượng “mất tích” có thể được “cáng đáng” bởi một loại hạt vô hình và trung hòa (không mang điện tích) thoát ra.

# 1934 - Enrico Fermi phát triển một lý thuyết toàn diện về phân rã phóng xạ, trong đó đưa vào một loại hạt mà Pauli đã đưa vào giả thuyết của mình trước đây. Fermi đặt tên cho loại hạt đó là các neutrino (tiếng Ý: "một chút trung tính"). Với sự có mặt của các neutrino, lý thuyết của Fermi giải thích chính xác được nhiều kết quả quan sát thực nghiệm.

# 1959 - Sự phát hiện một loại hạt phù hợp các đặc điểm dự kiến của các neutrino được công bố bởi Clyde Cowan và Fred Reines (là thành viên sáng lập của Super-Kamiokande; là giáo sư danh dự và nhận giải Nobel 1995 về vật lý).

# 1962 - Các thí nghiệm tại phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven và CERN (các phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân châu Âu) đưa ra một kết quả phát hiện đáng ngạc nhiên: loại hạt neutrino sinh ra gắn với sự có mặt của các hạt muon (muon) không hành xử giống như trong trường hợp xuất hiện hạt electron (e). Trên thực tế, một loại thứ hai của neutrino (neutrino muon) đã được phát hiện.

# 1978 - Các hạt tau (t) được phát hiện tại SLAC (Linear Accelerator Center Stanford), nước Mỹ. Chúng được nhận ra sớm rằng, đây là một phiên bản nặng hơn của các hạt electron và muon, đồng thời sự phân rã của nó tỏ ra mất cân đối rõ ràng giữa năng lượng và động lựơng như Pauli dùng để dự đoán sự tồn tại của các neutrino ντ năm 1931. Sự tồn tại của một neutrino thứ ba liên quan đến tau là vì thế được suy ra, mặc dù neutrino này vẫn chưa được quan sát trực tiếp.

# 1985 - Một nhóm khoa học gia Nga lần đầu tiên xác định được một số lượng neutrino có khối lượng khác không. Khối lượng này vô cùng nhỏ (ít hơn khối lượng của electron cả 10.000 lần), nhưng nỗ lực tiếp theo để tái tạo một cách độc lập các phép đo khác không thành công.

# 1987 - Kamiokande, một máy đo tìm phân rã proton, và hệ máy tính IMB phát hiện một vụ nổ đồng thời của neutrino từ Supernova 1987A.

# 1988 – Một Kamiokande khác có khả năng tốt hơn để phân biệt tương tác muon neutrino với tương tác electron neutrino, báo cáo rằng họ quan sát thấy chỉ có khoảng 60% số lượng dự kiến của các tương tác muon neutrino.

# 1989 - Các thí nghiệm tại máy gia tốc Large Electron-Positron (LEP) của CERN xác định rằng không có thêm loại neutrino nào có thể tồn tại ngoài ba loại đã được biết.

# 1996 – Thiết bị thí nghiệm Super-Kamiokande bắt đầu hoạt động.

# 1997 - Super-Kamiokande báo cáo thâm hụt giữa các muon neutrino vũ trụ và electron neutrino năng lượng mặt trời, với tỉ lệ tương đồng với các phép đo bằng thí nghiệm trước đó.

# 1998 - Sự phối hợp Super-Kamiokande thông báo bằng chứng về khối lượng neutrino khác không ở hội nghị Neutrino '98.

Theo Minh Trần (Vietnamnet)

Tin đọc nhiều

Nghiên cứu chấn động: Người đã chết vẫn có thể nghe được người xung quanh nói gì Các nhà khoa học phát hiện ý thức con người có thể vẫn hoạt...
Việt Nam đón mưa sao băng Orionids tuyệt đẹp vào rạng sáng mai Những người yêu thích thiên văn có thể ngắm mưa sao băng...
Năm 2045, AI sẽ thông minh hơn con người? Ray Kurzweil - nhà "tiên tri" nổi tiếng vì những dự đoán của...
Xanh hoá sa mạc nhờ siêu công nghệ chế tạo nước và canh tác khô Các nhà khoa học đã biến các đụn cát khô cằn thành những đồi...