Máy gia tốc hạt 17 tỷ USD theo đề xuất của CERN sẽ tìm kiếm những hạt và lực vật lý mới, đồng thời giải mã vật chất và năng lượng tối.

Các nhà nghiên cứu ở CERN (Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu) đề xuất xây dựng máy gia tốc hạt mới lớn hơn. Máy gia tốc Hình tròn Tương lai (FCC) trị giá 17 tỷ USD sẽ dài 91 km, vượt xa phiên bản tiền nhiệm là Máy gia tốc hạt Lớn (LHC) dài 27 km nằm ở CERN, gần Geneva, Live Science hôm 10/2 đưa tin.

Những nhà vật lý muốn sử dụng kích thước và sức mạnh tăng lên của FCC để thăm dò biên Mô hình chuẩn của vật lý hạt, giả thuyết tốt nhất hiện nay mô tả cơ chế các bộ phận nhỏ nhất của vũ trụ vận hành. Thông qua để hạt va đập ở mức năng lượng cao hơn (100 tera electron volt so với 14 ở LHC, nhóm nghiên cứu hy vọng tìm thấy nhiều loại hạt và lực chưa từng biết, khám phá tại sao vật chất nặng hơn phản vật chất, thăm dò bản chất của vật chất và năng lượng tối, hai thực thể vô hình được cho là chiếm 95% vũ trụ.

"FCC sẽ không chỉ là thiết bị tuyệt vời để cải thiện hiểu biết của chúng ta về những luật cơ bản của vật lý và tự nhiên", Fabiola Gianotti, tổng giám đốc của CERN, cho biết. "Nó cũng là động lực thúc đẩy sáng tạo bởi chúng ta sẽ cần công nghệ tiên tiến hơn, từ đông lạnh học đến nam châm siêu dẫn, công nghệ chân không, máy dò, nghiên cứu dụng cụ, những công nghệ có tiềm năng ảnh hưởng to lớn tới cộng đồng và đem lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội".

Máy gia tốc hạt như LHC cho các proton va đập với nhau ở tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng, đồng thời tìm kiếm sản phẩm phân rã hiếm gặp có thể cung cấp bằng chứng về hạt hoặc lực mới. Điều này giúp nhà vật lý kiểm tra hiểu biết về khối xây dựng cơ bản nhất trong vũ trụ và cách chúng tương tác, được mô tả qua Mô hình chuẩn của vật lý.

Dù mô hình chuẩn cho phép các nhà khoa học đưa ra nhiều dự đoán đáng chú ý như sự tồn tại của hạt Higgs boson, được phát hiện bởi LHC vào năm 2012, giới vật lý vẫn chưa hài lòng và thường xuyên tìm kiếm mô hình vật lý mới có thể vượt qua nó. Tuy là mô hình toàn diện nhất hiện nay, mô hình này vẫn bao gồm một số lỗ hổng lớn, khiến nó không thể giải thích trọn vẹn lực hấp dẫn đến từ đâu, vật chất tối cấu tạo từ gì hay tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ.

Để giải mã những vấn đề trên, các nhà vật lý ở CERN sẽ sử dụng năng lượng chùm cao gấp 7 lần của FCC để gia tốc hạt tới tốc độ cao hơn. Dù là một bước tiến đầy hứa hẹn, máy dò này vẫn chưa được xây dựng. Đề xuất mà CERN đưa ra là một phần trong báo cáo sơ bộ nghiên cứu tính khả thi, dự kiến hoàn thành năm sau.

Sau khi hoàn thành và nếu kế hoạch về máy dò tiến triển, CERN, tổ chức do 18 nước thành viên của Liên minh châu Âu, điều hành, cũng như Thụy Sĩ, Na Uy, Serbia, Israel và Anh, sẽ tìm kiếm thêm kinh phí cho dự án từ các nước khác.

Các nước thành viên sẽ gặp gỡ vào năm 2028 để quyết định có thông qua dự án hay không. Sau đó, giai đoạn đầu tiên của cỗ máy bao gồm để hạt electron va đập với phản hạt của nó là positron, sẽ đi vào hoạt động năm 2045. Cuối cùng, vào thập niên 2070, FCC sẽ bắt đầu va chạm proton với nhau.