"Cầm tù" được phản vật chất trong 1.000 giây

(TT&VH) - 16 phút không phải là khoảng thời gian quá dài. Nó đủ để bạn nhâm nhi một cốc trà nóng hoặc chạy bộ chừng 3 cây số. Nhưng nếu trong 16 phút đó bạn cầm tù được vài hạt phản vật chất, bạn sẽ có cơ hội để tìm hiểu về sự phát sinh của vũ trụ.

Thành tích "cầm tù"phản vật chất tới 16 phút thực tế đã được các nhà khoa học ở Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử Châu Âu (CERN) lập nên vào cuối tuần trước.

Ghi thành tích trong 1.000 giây

Trong hoạt động thử nghiệm, họ đã nỗ lực giữ các phản hạt hydro, phản vật chất của nguyên tử hydro, trong khoảng thời gian kỷ lục 1.000 giây, tương đương với 16 phút và 40 giây. Thành tích trước đó của họ chỉ là 172 miligiây, tức bằng 1/5 của một giây.

Đây là thành tựu đột phá rất đáng chú ý, nhưng sẽ khó lòng khiến ai đó há hốc mồm ngạc nhiên, nếu họ không được đào tạo chuyên sâu về vật lý.

Để hiểu về thành tựu này, chúng ta phải biết vật chất và phản vật chất là gì. Người ta biết rằng vũ trụ được tạo nên từ các hạt dưới nguyên tử (hạ nguyên tử) như electron, proton và neutron. Các nhà vật lý nghiên cứu và thấy rằng mọi hạt vật chất đều có một phản vật chất đồng hành với nó. Năm 1955, các nhà nghiên cứu ở Đại học California đã lần đầu nhận diện được phản neutron và phản proton.

Nhưng nghiên cứu các phản vật chất này không dễ dàng. Khi phản vật chất xuất hiện, nó lập tức va chạm với vật chất và tiêu hủy nhau trong thời gian rất ngắn, qua đó giải phóng năng lượng lớn. Cách duy nhất để "cầm tù" phản vật chất là giữ nó lại trong một lưới từ trường, không cho nó tiếp xúc với vật chất.

Đã có thể bắt đầu nghiên cứu phản hạt hydro

Tháng 12 năm ngoái, nhóm nghiên cứu phản vật chất mang tên Alpha ở CERN đã thành công trong việc tạo ra một chiếc lưới từ trường và dùng nó để tóm lấy các phản hydro, với thành phần gồm một hạt positron và một phản proton.

Phương thức của họ là tạo ra phản hạt hydro trong điều kiện nhiệt độ rất thấp, gần độ 0 tuyệt đối (-273 độ C). Tại nhiệt độ này, phản hạt hình thành các đặc tính giống những nam châm siêu nhỏ và chúng sẽ gần như đứng yên để người ta “bắt lấy” và giữ lại trong các lưới từ trường, hình thành từ những nam châm siêu dẫn cực mạnh.

Đây là một thành tích tuyệt vời về mặt kỹ thuật, nhưng lại kéo dài không lâu. Các nhà khoa học chỉ giữ lại phản hạt trong 172 miligiây là phải ngắt lưới từ trường, để chúng va chạm với hạt hydro và sinh ra năng lượng.

Thành tích mới nhất, vì thế có thể coi là một bước tiến đột phá. "1.000 giây là thời gian đủ lâu để bắt đầu nghiên cứu phản hạt hydro, dù chúng tôi mới chỉ tóm được một lượng rất nhỏ các phản hạt này" - giáo sư Jeffrey Hangst, phát ngôn viên của đội Alpha giải thích.

Các nhà khoa học tin rằng thông qua việc nghiên cứu phản vật chất, họ có thể lý giải sự hình thành và tồn tại của vũ trụ. Cách nay 13,7 tỉ năm, vũ trụ đã hình thành sau vụ nổ Big Bang và nó bao gồm một nửa vật chất và nửa phản vật chất đồng đều với nhau về mặt số lượng. Theo lý thuyết, cả hai phải lao vào tiêu diệt lẫn nhau. Nhưng chuyện đã không diễn ra như vậy và vật chất vẫn còn trong khi phản vật chất dường như đã biến mất một cách bí ẩn.

Phản vật chất sẽ hủy diệt trái đất?

Thành tích của CERN đã làm một bộ phận dư luận lo lắng. Họ chỉ ra rằng trong cuốn "Thiên thần và Ác quỷ" của nhà văn Dan Brown, các nhà khoa học đã dùng phản vật chất để tạo nên vũ khí có thể hủy diệt Trái đất.

"Hãy dừng mọi chuyện lại ở đây, bởi những gì diễn ra tiếp theo sẽ chẳng tốt đẹp hơn đâu" - Dave Ross, một người dẫn chương trình đối thoại trên kênh phát thanh KIRO-FM, Seattle, Mỹ, đánh giá - "Phản vật chất tạo ra sẽ làm rách bức màn vũ trụ".

Tuy nhiên Clara Moskowitz, một biên tập viên cao cấp của trang tin khoa học Live Science đã bác bỏ thông tin của Ross. "Trong lịch sử nhân loại, chúng ta mới chỉ tạo ra được một lượng vô cùng nhỏ phản vật chất và nếu để chúng tiếp xúc với vật chất, ta cũng chỉ thu được năng lượng đủ lớn để đun một ấm nước pha chè, không đủ để làm nổ thứ gì cả" - bà nói.

Bà cũng chỉ ra rằng phản vật chất hiện chỉ có thể nghiên cứu trong môi trường của các máy gia tốc hạt như LHC ở CERN bởi tại các môi trường khác, nó sẽ lập tức tiêu hủy do tiếp xúc với vật chất. Theo bà, việc nghiên cứu các phản vật chất có thể trả lời những câu hỏi hết sức quan trọng như vì sao chúng ta lại sống trong một thế giới vật chất, thay vì thế giới phản vật chất, liệu tỉ lệ của vật chất và phản vật chất trong vũ trụ có cân bằng hay không. Những nghiên cứu này rất quan trọng và hoàn toàn không gây hại tới sự tồn vong của nhân loại. "Tôi nghĩ người ta nên dẹp bỏ nỗi sợ hãi của mình" - Moskowitz nói - "Chẳng có gì phải lo lắng trong việc nghiên cứu phản vật chất".

Gia Bảo