Hạ Đan (Theo LiveScience)
Trong bộ phim được chuyển thể từ cuốn tiểu thuyết "Thiên thần và Ác quỷ", một vụ nổ phản vật chất đe dọa sẽ san bằng tòa thánh Vaticăng, nhưng trong thế giới thật, các nhà vật lí không hề bận tâm bởi cốt truyện này.
Câu chuyện kể về người anh hùng Robert Langdon trong "Mật mã Da Vinci" cố gắng truy tìm để lấy lại một ống phản vật chất đã bị đánh cắp từ một cơ sở của CERN (Phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu) tại Thụy Sỹ. Các nhà nghiên cứu tại CERN lần đầu tiên đã tìm ra cách để tạo ra và bẫy các hạt phản vật chất, đây chính là sự kiện đã mang lại cảm hứng cho tác giả Dan Brown viết nên tiểu thuyết "Thiên thần và ác quỷ".
Một nhà vật lý thuộc CERN đã không hề lấy làm buồn khi cơ quan này bị công khai thông tin qua những trang tiểu thuyết; trái lại, ông còn cảm thấy hài lòng.
"Tôi luôn nói rằng những gì Dan Brown làm cho Nhà thờ Thiên Chúa La Mã trong 'Mật mã Da Vinci' giờ đây ông lại đang làm cho tôi và nghiên cứu của tôi với 'Thiên thần và Ác quỷ'," Gerald Gabrielse, nhà vật lí thuộc Đại học Havard, trưởng một nhóm nghiên cứu tại CERN, phát biểu.
Phản vật chất là có thật, nhưng nó vẫn đại diện cho một sự hiện diện vô hình trong vũ trụ - những hạt nhỏ hơn nguyên tử và đối lập với vật chất bình thường. Khi một hạt và một phản hạt gặp nhau, chúng sẽ tự phá hủy lẫn nhau và tạo ra nguồn năng lượng lớn.
Sự thật kì lạ nhưng đầy hấp dẫn này đã khiến cho rất nhiều tác giả viết truyện khoa học viễn tưởng mơ tưởng về những động cơ phản vật chất phục vụ cho nền văn minh trong tương lai, như mô tả trong bộ phim khoa học giả tưởng 'Đường đến các vì sao' (Star Trek).
"Thiên thần và Ác quỷ" đã miêu tả ước mơ sử dụng nguồn năng lượng chưa từng có này cùng với thảm kịch xảy ra khi một lượng lớn phản vật chất tự phá hủy khi gặp vật chất. Trong câu chuyện giả tưởng này, chỉ cần gram phản vật chất sẽ có nguy cơ giải phóng ra 5,000 tấn TNT và phá hủy mọi thứ trong vòng bán kính khoảng nửa dặm.
Nhưng trên thực tế, việc phản vật chất có thể sinh ra được nhiều năng lượng như vậy vẫn là điều các nhà vật lí học mơ ước.
"Nếu như bạn cho phá hủy cùng lúc tất cả các phản vật chất từng được tạo ra trong lịch sử trái đất, bạn thậm chí không có được năng lượng đủ để đun sôi nước pha một tách trà," Gabrielse nói với phóng viên LiveScience.
Phản vật chất tượng trưng cho một vật thể hiếm trong vũ trụ, bị thống trị bởi vật chất - tới nay đây là một thực tế mà các nhà khoa học vẫn đang cố tìm hiểu nguyên nhân vì sao. Họ chỉ biết được rằng để tạo ra được phản vật chất đòi hỏi những nỗ lực to lớn, ví dụ như sử dụng máy gia tốc hạt như ở CERN để làm tăng tốc các hạt tới gần vận tốc của ánh sáng.
Trong tự nhiên, cũng có trường hợp hiếm hoi hạt phản vật chất sinh ra khi một tia vũ trụ va vào trái đất ở bên trên vùng khí quyển. Tất nhiên, trong nghiên cứu, việc tập hợp các hạt phản vật chất do con người tạo ra khả thi hơn nhiều so với tập hợp các hạt sinh ra tự nhiên.
Các nhà vật lí đã làm chậm và giữ được một phần nhỏ những hạt phản proton đã sản xuất. Họ sử dụng các bẫy phản vật chất, tương tự như những gì được mô tả trong "Thiên thần và Ác quỷ", với các từ trường giữ cho các hạt phản vật chất trong môi trường chân không, tránh xa vật chất.
"Bạn cần một thứ đại loại như một chiếc thùng không có thành bao quanh," Gabrielse lưu ý. Dự án trước đây (TRAP) của ông đã thành công trong việc tạo ra và giữ lại các hạt phản proton trong nhiều tháng.
Giờ đây các nhà vật lí đối mặt với một thử thách to lớn hơn là làm sao để giữ được các nguyên tử phản hydro trung lập. Dự án quốc tế gần đây (ATRAP) đã tạo được một bẫy phản hydro, và giờ đây đang tiếp tục với bẫy thứ 2.
"Hiện tại chúng tôi đang cố bẫy những nguyên tử phản hydro trung lập mà chúng tôi đã tạo ra, nhưng chưa ai chứng minh được mình đã thành công với việc này," Gabrielse nói.
Những nguyên tử phản hydro trung lập như vậy có thể kết thành khối theo lí thuyết, trong khi các hạt phản proton đã bị bẫy lại cố đẩy nhau ra xa. Liệu một khối phản vật chất có phá hủy và tạo ra năng lượng như một vũ khí hạt nhân hạng nhỏ mà không tự đẩy bản thân nó ra xa hay không - điều này vẫn là một câu hỏi mở.
Một phần trong "Thiên thần và Ác quỷ" có thể đúng với hiện thực, đó là phần không liên quan tới phản vật chất. Tiểu thuyết khoa học giả tưởng này đã mô tả một máy quét dạng võng mạc bảo vệ cho phòng thí nghiệm của CERN, và thật tình cờ CERN thực tế đã áp dụng công nghệ bảo vệ kiểu nhãn cầu này sau khi cuốn sách được phát hành, Gabrielse giải thích.
Như vậy cốt truyện "Thiên thần và Ác quỷ" không phải hoàn toàn phi thực tế, nhưng sự thật bí mật về phản vật chất vẫn là điều mà không một tiểu thuyết hư cấu nào lí giải thành công. "Tại sao vũ trụ lại bao gồm nhiều hạt vật chất hơn là hạt phi vật chất? Chúng ta không hề biết câu trả lời thực sự," Gabrielse nói.
Phản vật chất là một khái niệm của các nhà vật lý học. Theo họ nó được cấu tạo từ những phản hạt cơ bản như phản hạt electron, phản hạt nơtron... Về lý thuyết, nếu phản vật chất gặp vật chất thì sẽ nổ tung.
Đầu tiên, năm 1930, phản vật chất là một giả tưởng trong bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek, như một loại nhiên liệu đưa các phi thuyền vũ trụ đi với tốc độ cao hơn tốc độ ánh sáng.
Về sau, các nhà khoa học đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các hạt càng nhỏ thì vận tốc càng lớn và đúng cho cả hạt có điện tích âm lẫn dương nghĩa là có 1 cặp "đối hạt" có cùng tính chất. Nghĩa là tồn tại các phản hạt, phản nguyên tử, phản vật chất và một "vũ trụ ảo" tạo nên từ phản vật chất, và có thể là cả "phản thiên hà". Cũng theo các nhà vật lý lý thuyết thì vật chất và phản vật chất hút nhau và tự phá hủy lẫn nhau tạo nên một vụ nổ lớn và tạo ra "bức xạ" va chạm.
Năm 1996, trong phòng thí nghiệm, người ta đã tạo ra 7 phản nguyên tử hydro trong máy gia tốc hạt. Năm 2002, tại phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu, người ta tạo ra phản nguyên tử hydro. Để giữ được phản nguyên tử lâu, thí nghiệm được đặt trong môi trường nhiệt độ gần 0 độ tuyệt đối để các phản nguyên tử không kết hợp với các nguyên tử của môi trường và biến mất.
Như vậy, chúng ta mới chỉ tạo ra được những phản nguyên tử đầu tiên qua thí nghiệm. Tính chất của phản vật chất vẫn chỉ là giả thuyết và chỉ khẳng định được một điều là đa số các quy luật vật lý đối với hạt, nguyên tử vật chất không còn đúng nữa đối với phản hạt, phản nguyên tử và phản vật chất. Công cụ để loài người có thể "nhận thức" ra phản vật chất còn rất hiếm.
Các nhà vật lý cũng cho rằng "Năng lượng thu được từ phản ứng hạt - phản hạt lớn gấp 10 tỷ lần năng lượng từ một phản ứng cháy hóa học của hai hạt có khối lượng tương đương". Như vậy nếu làm chủ được công nghệ tạo ra phản hạt thì đó là một dạng thế hệ công nghệ năng lượng mới.
Sự thật kì lạ nhưng đầy hấp dẫn này đã khiến cho rất nhiều tác giả viết truyện khoa học viễn tưởng mơ tưởng về những động cơ phản vật chất phục vụ cho nền văn minh trong tương lai, như mô tả trong bộ phim khoa học giả tưởng 'Đường đến các vì sao' (Star Trek).
"Thiên thần và Ác quỷ" đã miêu tả ước mơ sử dụng nguồn năng lượng chưa từng có này cùng với thảm kịch xảy ra khi một lượng lớn phản vật chất tự phá hủy khi gặp vật chất. Trong câu chuyện giả tưởng này, chỉ cần gram phản vật chất sẽ có nguy cơ giải phóng ra 5,000 tấn TNT và phá hủy mọi thứ trong vòng bán kính khoảng nửa dặm.
Nhưng trên thực tế, việc phản vật chất có thể sinh ra được nhiều năng lượng như vậy vẫn là điều các nhà vật lí học mơ ước.
"Nếu như bạn cho phá hủy cùng lúc tất cả các phản vật chất từng được tạo ra trong lịch sử trái đất, bạn thậm chí không có được năng lượng đủ để đun sôi nước pha một tách trà," Gabrielse nói với phóng viên LiveScience.
Phản vật chất tượng trưng cho một vật thể hiếm trong vũ trụ, bị thống trị bởi vật chất - tới nay đây là một thực tế mà các nhà khoa học vẫn đang cố tìm hiểu nguyên nhân vì sao. Họ chỉ biết được rằng để tạo ra được phản vật chất đòi hỏi những nỗ lực to lớn, ví dụ như sử dụng máy gia tốc hạt như ở CERN để làm tăng tốc các hạt tới gần vận tốc của ánh sáng.
Trong tự nhiên, cũng có trường hợp hiếm hoi hạt phản vật chất sinh ra khi một tia vũ trụ va vào trái đất ở bên trên vùng khí quyển. Tất nhiên, trong nghiên cứu, việc tập hợp các hạt phản vật chất do con người tạo ra khả thi hơn nhiều so với tập hợp các hạt sinh ra tự nhiên.
Các nhà vật lí đã làm chậm và giữ được một phần nhỏ những hạt phản proton đã sản xuất. Họ sử dụng các bẫy phản vật chất, tương tự như những gì được mô tả trong "Thiên thần và Ác quỷ", với các từ trường giữ cho các hạt phản vật chất trong môi trường chân không, tránh xa vật chất.
"Bạn cần một thứ đại loại như một chiếc thùng không có thành bao quanh," Gabrielse lưu ý. Dự án trước đây (TRAP) của ông đã thành công trong việc tạo ra và giữ lại các hạt phản proton trong nhiều tháng.
Giờ đây các nhà vật lí đối mặt với một thử thách to lớn hơn là làm sao để giữ được các nguyên tử phản hydro trung lập. Dự án quốc tế gần đây (ATRAP) đã tạo được một bẫy phản hydro, và giờ đây đang tiếp tục với bẫy thứ 2.
"Hiện tại chúng tôi đang cố bẫy những nguyên tử phản hydro trung lập mà chúng tôi đã tạo ra, nhưng chưa ai chứng minh được mình đã thành công với việc này," Gabrielse nói.
Những nguyên tử phản hydro trung lập như vậy có thể kết thành khối theo lí thuyết, trong khi các hạt phản proton đã bị bẫy lại cố đẩy nhau ra xa. Liệu một khối phản vật chất có phá hủy và tạo ra năng lượng như một vũ khí hạt nhân hạng nhỏ mà không tự đẩy bản thân nó ra xa hay không - điều này vẫn là một câu hỏi mở.
Một phần trong "Thiên thần và Ác quỷ" có thể đúng với hiện thực, đó là phần không liên quan tới phản vật chất. Tiểu thuyết khoa học giả tưởng này đã mô tả một máy quét dạng võng mạc bảo vệ cho phòng thí nghiệm của CERN, và thật tình cờ CERN thực tế đã áp dụng công nghệ bảo vệ kiểu nhãn cầu này sau khi cuốn sách được phát hành, Gabrielse giải thích.
Như vậy cốt truyện "Thiên thần và Ác quỷ" không phải hoàn toàn phi thực tế, nhưng sự thật bí mật về phản vật chất vẫn là điều mà không một tiểu thuyết hư cấu nào lí giải thành công. "Tại sao vũ trụ lại bao gồm nhiều hạt vật chất hơn là hạt phi vật chất? Chúng ta không hề biết câu trả lời thực sự," Gabrielse nói.
Phản vật chất là một khái niệm của các nhà vật lý học. Theo họ nó được cấu tạo từ những phản hạt cơ bản như phản hạt electron, phản hạt nơtron... Về lý thuyết, nếu phản vật chất gặp vật chất thì sẽ nổ tung.
Đầu tiên, năm 1930, phản vật chất là một giả tưởng trong bộ phim khoa học viễn tưởng Star Trek, như một loại nhiên liệu đưa các phi thuyền vũ trụ đi với tốc độ cao hơn tốc độ ánh sáng.
Về sau, các nhà khoa học đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các hạt càng nhỏ thì vận tốc càng lớn và đúng cho cả hạt có điện tích âm lẫn dương nghĩa là có 1 cặp "đối hạt" có cùng tính chất. Nghĩa là tồn tại các phản hạt, phản nguyên tử, phản vật chất và một "vũ trụ ảo" tạo nên từ phản vật chất, và có thể là cả "phản thiên hà". Cũng theo các nhà vật lý lý thuyết thì vật chất và phản vật chất hút nhau và tự phá hủy lẫn nhau tạo nên một vụ nổ lớn và tạo ra "bức xạ" va chạm.
Năm 1996, trong phòng thí nghiệm, người ta đã tạo ra 7 phản nguyên tử hydro trong máy gia tốc hạt. Năm 2002, tại phòng thí nghiệm vật lý hạt châu Âu, người ta tạo ra phản nguyên tử hydro. Để giữ được phản nguyên tử lâu, thí nghiệm được đặt trong môi trường nhiệt độ gần 0 độ tuyệt đối để các phản nguyên tử không kết hợp với các nguyên tử của môi trường và biến mất.
Như vậy, chúng ta mới chỉ tạo ra được những phản nguyên tử đầu tiên qua thí nghiệm. Tính chất của phản vật chất vẫn chỉ là giả thuyết và chỉ khẳng định được một điều là đa số các quy luật vật lý đối với hạt, nguyên tử vật chất không còn đúng nữa đối với phản hạt, phản nguyên tử và phản vật chất. Công cụ để loài người có thể "nhận thức" ra phản vật chất còn rất hiếm.
Các nhà vật lý cũng cho rằng "Năng lượng thu được từ phản ứng hạt - phản hạt lớn gấp 10 tỷ lần năng lượng từ một phản ứng cháy hóa học của hai hạt có khối lượng tương đương". Như vậy nếu làm chủ được công nghệ tạo ra phản hạt thì đó là một dạng thế hệ công nghệ năng lượng mới.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét