Boson Higgs: những cột mốc đáng nhớ

Có những kết quả khoa học được người ta giữ bí mật đến mức… phát bực. Trường hợp boson Higgs là một ví dụ. Mặc dù đã tìm kiếm gần 50 năm trời, nhưng khi có tin vui CERN lại hẹn cộng đồng đến đúng 04/7 hôm nay mới chịu công bố. Rốt cuộc boson Higgs đã được tìm thấy, hay ít nhất là một hạt giống như vậy.

Dưới đây là một số mốc son trên con đường săn đuổi 'hạt thần thánh'.

Tìm thấy rồi nhé… (Ảnh: Caroline Morley)

1964

Peter Higgs là người đầu tiên tiên đoán rõ ràng sự tồn tại của hạt cuối cùng mang tên ông vào tháng 10, nhưng những nhà vật lí khác cũng đã nêu ý tưởng về một boson sinh khối lượng. Vào tháng 8, Robert Brout và François Englert, độc lập nhau, đã nêu chi tiết cơ chế sinh khối lượng có thể hoạt động như thế nào. Một nhóm khác – Dick Hagen, Gerald Guralnik và Tom Kibble – cũng đưa ra những ý tưởng giống như vậy một cách độc lập, công bố sau Higgs không bao lâu, vào tháng 11.

Việc nhận ra tác giả đích thực của hạt Higgs có thể là bài toán đau đầu đối với ủy ban xét giải Nobel, vì giải thưởng này chỉ có thể trao chung cho tối đa ba người thôi.

1995

Cho dù không khám phá ra boson Higgs, chúng ta vẫn có bằng chứng cho cơ chế Higgs, vì nó cho phép Mô hình Chuẩn đưa ra một số tiên đoán thành công, ví dụ như sự khám phá ra hạt sơ cấp nặng nhất được biết, quark top (đỉnh). Vào năm 1995, người anh em Chicago của CERN, Fermilab, đã tìm thấy quark top với máy gia tốc hạt Tevatron của nó chạy ở mức năng lượng khoảng 176 gigaelectronvolt (GeV) – đúng như dự đoán.

2001

Trước khi có Máy Va chạm Hadron Lớn, CERN đã có Máy Va chạm Electron-Positron Lớn (LEP). Cỗ máy đã mất 5 năm tìm kiếm hạt Higgs với mức khối lượng khoảng 80 GeV trước khi đóng cửa vào năm 2000. Phân tích mang tính thuyết phục vào năm sau đó đã bác bỏ hạt Higgs có khối lượng dưới mức 115 GeV.

2004

Trong khoảng trống giữa lúc LEP đóng cửa và LHC đang xây dựng, Chicago là nơi có khả năng nhất để tìm hạt Higgs. Dữ liệu thu từ Tevatron đưa hạt Higgs lên trên mức 117 GeV, vừa vượt tầm với của LEP, với giới hạn trên là 251 GeV.

2007

LHC có khả năng cho các hạt va chạm ở những năng lượng cao hơn bất kì máy gia tốc hạt nào trước đó, nên các thí nghiệm hướng đến một hạt Higgs nhẹ hơn làm tăng cơ hội khám phá của Tevatron. Với áp lực từ phía CERN, Fermilab đã giảm giới hạn trên đó xuống còn 153 GeV.

2008

Một tỉ người đã theo dõi các chùm proton lần đầu tiên quay vòng trong Máy Va chạm Hadron Lớn, làm xua tan những lo sợ không có căn cứ rằng LHC có thể tạo ra một lỗ đen làm phá hủy thế giới. Cuộc săn Higgs trở lại sân nhà CERN, nhưng niềm hí hửng chẳng được bao lâu thì một vụ rò rỉ khí đã khiến cỗ máy va chạm lớn nhất hành tinh này đóng cửa cho đến sang năm sau.

2009

Với LHC ngừng hoạt động cho tháng 11, các nhà nghiên cứu Tevatron cho biết – có phần hi vọng – rằng họ có 50% cơ hội tìm thấy hạt Higgs vào cuối năm 2010.

2010

Các blog vật lí nhộn nhịp với những tin đồn về một tín hiệu Higgs tại Tevatron, cuối cùng bị chứng minh là sai lầm.

2011

Tháng 4 chứng kiến một phen đồn đại nữa sau khi một nghiên cứu LHC chưa được đánh giá bị rò rỉ trên Internet, trong khi đó vào tháng 9 thì Tevatron đóng cửa, chẳng tìm thấy Higgs đâu. Rồi khi năm mới sắp đến, cả hai thí nghiệm ATLAS và CMS của LHC đều công bố những dấu hiệu của hạt Higgs ở mức khoảng 125 GeV.

2012

Vào tháng 2, LHC cho tăng năng lượng va chạm hạt từ 7 lên 8 teraelectronvolt (Tev), tăng độ nhạy Higgs của nó lên 30 đến 40%. Sau đó vào tháng 3, dữ liệu thu từ đợt hoạt động sau cuối của Tevatron đặt hạt Higgs vào giữa 115 và 152 GeV.

Ngày 4 tháng 7

Thứ tư hôm nay, CERN đã công bố khám phá ra boson Higgs, hay ít nhất là một hạt giống như thế, với khối lượng 125 GeV/c² và ý nghĩa thống kê 5σ.. Chi tiết xem tại đây.

Trần Nghiêm – TVVL
Nguồn: New Scientist

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email

Thêm ý kiến của bạn