Chức năng và mục đích của Máy gia tốc hạt lớn (LHC) châu Âu
Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu, gọi tắt là "CERN" là một dự án khoa học đầy thách thức được thiết kế để tăng tốc các hạt và cho phép chúng tạo ra các hạt mới trong các va chạm tốc độ cao, từ đó nghiên cứu chuyên sâu về nguồn gốc của nghiên cứu vật lý hạt và vũ trụ. Bằng cách mô phỏng các điều kiện của vụ nổ Big Bang, cơ sở này mang đến cho các nhà khoa học cơ hội tuyệt vời để nghiên cứu những bí ẩn của vũ trụ.
Trong điều kiện tái tạo vụ nổ Big Bang, CERN cũng đang cố gắng trả lời một số câu hỏi sâu sắc, chẳng hạn như bản chất của vật chất tối và năng lượng tối. Ảnh: Universetoday
Thuyết Big Bang là một lý thuyết khoa học về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ, cho rằng bắt đầu từ trạng thái ban đầu cực kỳ nóng và đậm đặc, toàn bộ vũ trụ bắt đầu giãn nở và dần hình thành những cấu trúc vũ trụ đa dạng và phức tạp mà chúng ta thấy ngày nay. Để tái tạo các điều kiện của Vụ nổ Big Bang, CERN đã thiết kế một hệ thống máy gia tốc và máy dò dưới lòng đất.
Hệ thống máy gia tốc bao gồm hai phần chính: máy gia tốc và đường hầm vòng. Trong máy gia tốc, các hạt được gia tốc đến gần tốc độ ánh sáng và di chuyển theo hướng ngược lại. Khi va chạm với nhau, chúng sẽ tạo ra những phản ứng năng lượng cực cao, giúp mô phỏng môi trường nhiệt độ và năng lượng cao của vụ nổ Big Bang.
Đường hầm vành đai là một trong những phần bắt mắt nhất của CERN. Nó đóng vai trò là nơi va chạm giữa máy dò và các hạt. Máy dò được sử dụng để ghi lại và phân tích các hạt được tạo ra trong các sự kiện va chạm. Bằng cách nghiên cứu tính chất và hành vi của các hạt này, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về môi trường vật lý nơi xảy ra vụ nổ Big Bang.
CERN có thể tạo ra các điều kiện mô phỏng các tính chất của vật chất tối và năng lượng tối, điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc giải quyết những bí ẩn này. Ảnh: Universetoday
Trong điều kiện mô phỏng vụ nổ Big Bang, các nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều hiện tượng vật lý quan trọng, chẳng hạn như vật lý hadron và sự tương tác giữa các hạt cơ bản. Các nhà nghiên cứu cũng đang cố gắng tìm ra các khối xây dựng cơ bản đằng sau vũ trụ và hiểu các đặc tính và hành vi của chúng có thể tạo ra và định hình vũ trụ như chúng ta biết như thế nào.
Thông qua Máy gia tốc hạt lớn (LHC), các nhà khoa học có thể nghiên cứu và tái tạo các điều kiện của vụ nổ Big Bang trong phòng thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu của CERN sẽ mở ra một chương mới trong sự phát triển khoa học trong tương lai và mang lại nhiều điều bất ngờ, khám phá về vũ trụ cho nhân loại.
Lỗ đen là một trong những vật thể bí ẩn và hấp dẫn nhất trong vũ trụ. Các nguyên lý và đặc điểm vật lý của nó luôn là một trong những điểm nóng trong cộng đồng khoa học. Ảnh: Zhihu
Máy gia tốc hạt lớn (LHC) có thể tạo ra lỗ đen không?
Lỗ đen là một thiên thể có lực hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được. Sự hình thành lỗ đen chủ yếu là do sự sụp đổ của các ngôi sao hoặc sự tích tụ của vật chất có mật độ cao. Khi vật chất suy sụp đến mật độ cực cao, một vật thể siêu khối lượng, dày đặc gọi là lỗ đen sẽ được hình thành.
Máy gia tốc hạt lớn là một cơ sở tiến hành thí nghiệm khoa học quy mô lớn được thiết kế để mô phỏng các điều kiện trong vũ trụ sơ khai sau vụ nổ Big Bang. Nó tạo ra các va chạm năng lượng cao bằng cách tăng tốc và va chạm hai chùm hạt năng lượng cao để khám phá các hạt cơ bản của vật chất và nguồn gốc của vũ trụ. Tuy nhiên, liệu Máy gia tốc hạt lớn có thể tạo ra lỗ đen hay không luôn là chủ đề được tranh luận sôi nổi.
Theo lý thuyết hấp dẫn lượng tử, khi các hạt va chạm ở năng lượng cực cao, lực hấp dẫn có thể trở nên đủ mạnh để hình thành các lỗ đen siêu nhỏ. Loại lỗ đen siêu nhỏ này rất nhỏ so với các lỗ đen thông thường và sẽ sớm biến mất dưới bức xạ Hawking. Vì vậy, hầu hết các nhà khoa học đều tin rằng Máy gia tốc hạt lớn (LHC) sẽ không tạo ra những hố đen nguy hiểm.
Về lý thuyết, một máy va chạm dưới lòng đất có thể tạo ra các lỗ đen thu nhỏ trong các vụ va chạm năng lượng cao. Ảnh: Zhihu
Sự tồn tại của các lỗ đen vi mô chưa được quan sát bằng thực nghiệm. Và có một thực tế là Máy gia tốc hạt lớn (LHC) vẫn chưa đủ mạnh để tạo ra các lỗ đen thu nhỏ. Do các va chạm trong máy va chạm dưới lòng đất diễn ra cực kỳ tức thời nên các lỗ đen nếu được sinh ra cũng chỉ có thể tồn tại cực kỳ ngắn và khó phát hiện. Các kết quả thí nghiệm hiện tại không hỗ trợ khả năng tạo ra các lỗ đen ổn định của các máy va chạm dưới lòng đất.
Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sâu rộng, các nhà khoa học cũng tin rằng Máy gia tốc hạt lớn (LHC) sẽ không gây nguy hiểm cho Trái Đất hoặc con người. Trên thực tế, những cơ sở thử nghiệm như vậy đã hoạt động trong nhiều năm mà không xảy ra sự cố thảm khốc nào.
Mặc dù về mặt lý thuyết, Máy gia tốc hạt lớn (LHC) có thể tạo ra các lỗ đen vi mô, nhưng kiến thức thực nghiệm không ủng hộ khả năng này. Các kết quả thực nghiệm hiện tại và đánh giá an toàn loại trừ khả năng máy va chạm dưới lòng đất có thể tạo ra các lỗ đen ổn định.
Máy va chạm dưới lòng đất đã đóng một vai trò to lớn trong việc nghiên cứu nguồn gốc của vũ trụ và vật lý hạt cơ bản, cung cấp sự hiểu biết sâu sắc về cấu trúc vĩ mô và vi mô của vũ trụ. Ảnh: Zhihu
Trong nghiên cứu trong tương lai, chúng ta có thể tiếp tục khám phá những bí ẩn của lỗ đen, nhưng sẽ cần những năng lượng cao hơn và những kỹ thuật tiên tiến hơn để đạt được mục tiêu này.
