Hạt neutrino lần đầu được tìm thấy trên máy gia tốc hạt lớn nhất TG

Neutrino về cơ bản có mặt khắp nơi trong vũ trụ, nhưng chỉ trong những điều kiện thích hợp, chúng mới tương tác với vật chất thông thường. Hàng nghìn tỷ hạt neutrino đang đi qua cơ thể khi bạn đọc bài viết này.

Nhưng để thực sự "nhìn thấy" chúng, các nhà vật lý phải xây dựng các máy dò khổng lồ trong những điều kiện cực kỳ “cô lập”.

Tuy nhiên, phát hiện được công bố trên tạp chí Physical Review D đã phản bác lại cách làm trên, vì đây là phát hiện về hạt neutrino đầu tiên được tìm thấy từ một chiếc máy gia tốc hạt.

Jonathan Feng, một nhà vật lý học tại Đại học California-Irvine (UCI) và là một trong những người dẫn dắt nhóm hợp tác quản lý thí nghiệm FASER, cho biết: “Trước dự án này, không có một dấu hiệu nào của neutrino từng được nhìn thấy trong một máy gia tốc hạt."

"Phát hiện quan trọng này là một bước đột phá để phát triển và hiểu biết sâu hơn về những hạt loại khó nắm bắt và vai trò của chúng trong vũ trụ.”

Các hạt neutrino này được phát hiện bằng một cuộc chạy thử nghiệm của máy dò nhũ tương có tên là FASER, một thí nghiệm vật lý hạt tại LHC.

Feng nói với Gizmodo: “Hóa ra các hạt neutrino giàu năng lượng nhất được tạo ra dọc theo các đường tia”.

“Những neutrino này có khả năng tương tác rất lớn, và do đó, bằng cách đặt FASER dọc theo đường tia, chúng tôi có thể bắt được một vài trong số chúng, mặc dù FASER là một máy dò rất nhỏ.”

Máy dò thí điểm FASER được làm bằng các tấm chì và vonfram xen kẽ nhau cùng các lớp nhũ tương. Neutrino sinh ra từ các va chạm với hạt nhân kim loại nặng trong FASER, để lại dấu vết về sự hiện diện của chúng trên các lớp nhũ tương.

Feng cho rằng thực nghiệm “khá lạc quan” và thành công của FASER cho thấy nhóm đang đi đúng hướng. “Trong các lần thực hiện thí nghiệm, lần đầu tiên phát hiện một vài hạt, lần thứ hai phát hiện thêm một vài hạt và lần thứ ba phát hiện đủ để thực hiện các phép đo chính xác,” Feng nói.

“Kết quả này cho thấy chúng tôi sẽ nhanh chóng vượt qua cả ba giai đoạn trong vài năm tới. Vào năm 2024, dự kiến chúng ta sẽ phát hiện được 10.000 hạt neutrino tại LHC, và sẽ rất thú vị khi quan sát những gì chúng đem lại cho chúng ta ”.

FASER là tiền thân của FASERnu, một thử nghiệm được dự đoán sẽ phản ứng nhanh hơn và thành công hơn so với thử nghiệm hiện tại. Bên cạnh việc nghiên cứu sự tương tác của các hạt neutrino năng lượng cao, FASERnu cũng được kì vọng sẽ tìm kiếm các hạt cơ bản mới có liên kết yếu và các hạt vật chất tối như photon tối.

“Với sức mạnh của máy dò mới và vị trí đắc địa của nó tại CERN, chúng tôi hy vọng có thể ghi lại hơn 10.000 tương tác neutrino trong lần chạy tiếp theo của LHC, bắt đầu vào năm 2022,” David Casper, đồng lãnh đạo của FASER và là phó giáo sư vật lý và thiên văn tại UCI cho biết. “Chúng tôi sẽ phát hiện ra các hạt neutrino có mức năng lượng lớn nhất từng được sinh ra từ một nguồn do con người tạo nên.”

FASERnu được lắp đặt tại LHC trong năm 2021 và năm nay đang bắt đầu thu thập dữ liệu, trùng thời điểm với lần chạy thứ ba của máy gia tốc hạt. FASERnu sẽ bao gồm tất cả dữ liệu về hạt neutrino mà nó phát hiện được cũng như tính chất của chúng.

Đến năm 2024, rất nhiều hạt neutrino nhỏ sẽ biến mất và các chi tiết mới về tính chất của chúng sẽ được ghi lại.

Lê Trang (Theo gizmodo)