(TT&VH) - Hôm qua, các nhà khoa học và quan chức bang South Dakota, Mỹ, đã làm lễ động thổ tổ hợp phòng thí nghiệm ở độ sâu lớn nhất thế giới DUSEL. Thông qua các phòng thí nghiệm này, người ta hy vọng sẽ tìm được câu trả lời chính xác liên quan tới vật chất tối, thứ được cho là đang chiếm tới 1/4 vũ trụ, và hàng loạt các bí ẩn khoa học khác.
Phòng nghiên cứu khoa học dưới lòng đất (DUSEL) là một dự án chịu sự quản lý của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF). Mục tiêu chính của DUSEL là nghiên cứu các vấn đề của vật lý nguyên tử vẫn còn chưa được nhận thức đầy đủ như vật chất tối và sự tương tác của nó với những chất khác. Giới khoa học tin rằng các thí nghiệm nghiên cứu những vấn đề đó chỉ có thể thực hiện ở nơi không bị tia vũ trụ “quấy rầy”. Những tia này không thể xuyên qua lớp đất đá rất dày của trái đất. Vì thế, việc xây dựng DUSEL sẽ giúp giới khoa học đạt những bước tiến lớn trong công tác nghiên cứu không chỉ về vật lý nguyên tử mà còn ở nhiều lĩnh vực khác.
Phòng nghiên cứu khoa học dưới lòng đất (DUSEL) là một dự án chịu sự quản lý của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF). Mục tiêu chính của DUSEL là nghiên cứu các vấn đề của vật lý nguyên tử vẫn còn chưa được nhận thức đầy đủ như vật chất tối và sự tương tác của nó với những chất khác. Giới khoa học tin rằng các thí nghiệm nghiên cứu những vấn đề đó chỉ có thể thực hiện ở nơi không bị tia vũ trụ “quấy rầy”. Những tia này không thể xuyên qua lớp đất đá rất dày của trái đất. Vì thế, việc xây dựng DUSEL sẽ giúp giới khoa học đạt những bước tiến lớn trong công tác nghiên cứu không chỉ về vật lý nguyên tử mà còn ở nhiều lĩnh vực khác.
Lễ động thổ phòng thí nghiệm đầu tiên trong dự án DUSEL
Trong vòng một thập kỷ qua, hàng loạt đề xuất liên quan tới việc xây dựng các phòng nghiên cứu ngầm đã được đệ trình lên NSF. Năm 2005 có tới 8 cơ quan, tổ chức đã đề xuất xây dựng những phòng thí nghiệm như vậy. Một số nhà khoa học muốn chọn ra các địa điểm lý tưởng rồi khoan vào lòng đất. Trong khi đó có hai ý tưởng đề nghị sử dụng các hầm mỏ sẵn có. Việc sử dụng hầm mỏ cũ mang lại nhiều lợi thế vì chỉ cần mở rộng những không gian này và sửa sang lại cho phù hợp với mục đích nghiên cứu khoa học. Loại bỏ dần các ứng cử viên, NSF đã cấp vốn nghiên cứu và phát triển cho 2 đề xuất liên quan tới các hầm mỏ Homestake, Henderson. Tháng 7/2007, NSF đưa ra quyết định cuối cùng khi chọn mỏ vàng Homestake là nơi đặt phòng thí nghiệm ngầm sâu nhất thế giới.
Phòng nghiên cứu ở độ sâu 1.478 m là nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu vật chất tối. Thí nghiệm đầu tiên ở đây sẽ liên quan tới LUX, một thiết bị nặng 350kg có khả năng phát hiện các hạt nặng tương tác yếu (WIMP) là thứ tạo nên vật chất tối. Thí nghiệm cũng sẽ cho phép các nhà khoa học có cái nhìn rõ nét hơn về vụ nổ Big Bang đã tạo ra vũ trụ.
Cho tới nay giới khoa học vẫn tin rằng vật chất tối không có nguyên tử và không tương tác với các vật chất thông thường qua lực điện từ. Chúng cũng không phát ra ánh sáng hoặc các tia xạ mà người ta có thể đo đếm hoặc nhìn thấy được. Tuy nhiên, người ta vẫn có thể nhận thấy sự hiện hữu của vật chất tối thông qua lực hấp dẫn của chúng tác động lên các vật chất hữu hình.
Các nhà vật lý từng cho rằng nếu không có vật chất tối thì những thiên hà đã không thể được hình thành. Họ hy vọng sẽ tìm ra đáp án cho những câu hỏi như vật chất tối là gì, có bao nhiêu vật chất tối tồn tại và nó có tác động gì tới tương lai của vũ trụ. Được biết, trước dự án DUSEL, một số thí nghiệm địa chất và thủy học đã được tiến hành ở độ sâu khoảng 1.000m. Đáng chú ý nhất là nghiên cứu của nhà khoa học Raymond Davis Jr. vào thập niên 1960. Ông sử dụng hầm mỏ để khẳng định sự tồn tại của các hạt mang tên solar neutrinos. Nhờ đó, Davis đã giành giải Nobel Vật lý 2002.
Hiện nay việc xây dựng phòng thí nghiệm nói trên đang gặp khó khăn do hầm mỏ bị ngập nước. Người ta sẽ phải bơm nước ra ngoài và thay thế các trang thiết bị hư hỏng. Kinh phí xây dựng phòng thí nghiệm gồm khoản tài trợ 70 triệu USD của tỷ phú T. Denny Sanford và 35 triệu USD từ chính quyền bang South Dakota cộng với ngân sách riêng của NSF. Dự tính việc xây phòng thí nghiệm đầu tiên sẽ hoàn tất vào năm 2011.
Sau công trình DUSEL, giới khoa học hy vọng Quốc hội Mỹ sẽ thông qua dự án xây dựng hai phòng thí nghiệm ở độ sâu lớn hơn, trong đó có một công trình nằm sâu 2.438m dưới mặt đất. Nếu vậy thì phòng thí nghiệm tương lai của Mỹ còn nằm thấp hơn cả công trình SNOLAB ở bang Ontario, Canada, đang giữ kỷ lục với độ sâu 2.072m. Dự kiến công trình này sẽ được khởi công vào năm 2012 và hoàn tất năm 2016 với chi phí khoảng 550 triệu USD. Sau khi hoàn thành, nó sẽ mang tới cho giới khoa học Mỹ cơ hội khám phá thêm hàng loạt những điều nhân loại chưa biết liên quan tới các lĩnh vực vật lý, địa chất học, sinh học và vật lý thiên thể.
Phòng nghiên cứu ở độ sâu 1.478 m là nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu vật chất tối. Thí nghiệm đầu tiên ở đây sẽ liên quan tới LUX, một thiết bị nặng 350kg có khả năng phát hiện các hạt nặng tương tác yếu (WIMP) là thứ tạo nên vật chất tối. Thí nghiệm cũng sẽ cho phép các nhà khoa học có cái nhìn rõ nét hơn về vụ nổ Big Bang đã tạo ra vũ trụ.
Cho tới nay giới khoa học vẫn tin rằng vật chất tối không có nguyên tử và không tương tác với các vật chất thông thường qua lực điện từ. Chúng cũng không phát ra ánh sáng hoặc các tia xạ mà người ta có thể đo đếm hoặc nhìn thấy được. Tuy nhiên, người ta vẫn có thể nhận thấy sự hiện hữu của vật chất tối thông qua lực hấp dẫn của chúng tác động lên các vật chất hữu hình.
Các nhà vật lý từng cho rằng nếu không có vật chất tối thì những thiên hà đã không thể được hình thành. Họ hy vọng sẽ tìm ra đáp án cho những câu hỏi như vật chất tối là gì, có bao nhiêu vật chất tối tồn tại và nó có tác động gì tới tương lai của vũ trụ. Được biết, trước dự án DUSEL, một số thí nghiệm địa chất và thủy học đã được tiến hành ở độ sâu khoảng 1.000m. Đáng chú ý nhất là nghiên cứu của nhà khoa học Raymond Davis Jr. vào thập niên 1960. Ông sử dụng hầm mỏ để khẳng định sự tồn tại của các hạt mang tên solar neutrinos. Nhờ đó, Davis đã giành giải Nobel Vật lý 2002.
Hiện nay việc xây dựng phòng thí nghiệm nói trên đang gặp khó khăn do hầm mỏ bị ngập nước. Người ta sẽ phải bơm nước ra ngoài và thay thế các trang thiết bị hư hỏng. Kinh phí xây dựng phòng thí nghiệm gồm khoản tài trợ 70 triệu USD của tỷ phú T. Denny Sanford và 35 triệu USD từ chính quyền bang South Dakota cộng với ngân sách riêng của NSF. Dự tính việc xây phòng thí nghiệm đầu tiên sẽ hoàn tất vào năm 2011.
Sau công trình DUSEL, giới khoa học hy vọng Quốc hội Mỹ sẽ thông qua dự án xây dựng hai phòng thí nghiệm ở độ sâu lớn hơn, trong đó có một công trình nằm sâu 2.438m dưới mặt đất. Nếu vậy thì phòng thí nghiệm tương lai của Mỹ còn nằm thấp hơn cả công trình SNOLAB ở bang Ontario, Canada, đang giữ kỷ lục với độ sâu 2.072m. Dự kiến công trình này sẽ được khởi công vào năm 2012 và hoàn tất năm 2016 với chi phí khoảng 550 triệu USD. Sau khi hoàn thành, nó sẽ mang tới cho giới khoa học Mỹ cơ hội khám phá thêm hàng loạt những điều nhân loại chưa biết liên quan tới các lĩnh vực vật lý, địa chất học, sinh học và vật lý thiên thể.
Tường Linh
