Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về vật chất , phản vật chất
Tìm hiểu thêm vật chất phản vật chất I Tại vật chất lại lấn át phản vật chất ? Các hạt vật chất phản vật chất hành xử khác bên cỗ máy va chạm nguyên tử khổng lồ Thụy Sĩ, nhà vật lí cho biết hôm 24/4 vừa qua Khám phá giúp giải thích vũ trụ chủ yếu cấu tạo từ vật chất, thay người anh em – phản vật chất Tất hạt vật chất cho có đối hạt phản vật chất có khối lượng điện tích spin ngược lại Khi vũ trụ đời lúc 13,8 tỉ năm trước với Vụ Nổ Lớn (Big Bang), có khả có lượng vật chất phản vật chất ngang Đa phần lượng phản vật chất cho phân hủy va chạm với vật chất (khi hai hạt gặp nhau, chúng hủy lẫn nhau), và để lại cho vũ trụ ngày át trội vật chất Để tìm hiểu vật chất lại lấn át phản vật chất, nhà vật lí tìm kiếm khác biệt cách hai hạt hành xử lí giải cho chênh lệch Những khác biệt gọi vi phạm đối xứng điện tích-chẵn lẻ (vi phạm CP), nhà khoa học vừa tìm thấy bên trongMáy Va chạm Hadron Lớn (LHC) Geneva Các hạt vật chất phản vật chất hành xử khác bên Máy Va chạm Hadron Lớn, nơi hạt va vào tốc độ gần tốc độ ánh sáng Đây hình minh họa va chạm hạt bên LHC Ảnh: MichaelTaylor | Shutterstock Bên tầng hầm chu vi 27 km LHC, proton tăng tốc lao vào nhau, tạo mưa hạt cháu Một thí nghiệm LHC gọi LHCb (viết tắt “LHC beauty”) nghiên cứu hạt cháu để tìm dấu hiệu vi phạm CP giúp làm sáng tỏ chất phản vật chất Sau phân tích khoảng 70 nghìn tỉ va chạm proton-proton, LHCb tìm thấy hạt gọi meson Bssinh dạng vật chất thường xuyên dạng phản vật chất Meson Bs cấu tạo từ quark đáy (bottom) phản quark lạ (strange), phản meson Bs cấu tạo từ phản quark đáy quark lạ Các meson Bs xuất hiện, 70 nghìn tỉ va chạm bên LHC tạo khoảng nghìn hạt khó nắm bắt Nhưng số lượng đủ để chứng minh dồi đáng kể meson Bs vật chất so với phản meson Bs Meson Bs hạt nguyên tử thứ tư biết có biểu bất đối xứng vật chất-phản vật chất Vi phạm CP lần khám phá hạt trung hòa gọi kaon Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven Long Island, Mĩ, hồi thập niên 1960 Mất 40 năm nhà nghiên cứu Mĩ Nhật Bản tìm thấy mẫu bất đối xứng hạt meson B0 Sau đó, thí nghiệm LHCb thí nghiệm khác tìm thấy chứng cho vi phạm CP hạt meson B vật lí Tara Shears trường Đại học Liverpool Anh, thành viên nhóm thí nghiệm LHCb “Chúng biết chưa hiểu hết toàn câu chuyện Chúng bổ sung thêm thông tin nhỏ – mảnh ghép trò chơi ghép hình, bạn thích nghĩ thế.” Các nhà nghiên cứu hi vọng có thêm tiến LHC khởi động trở lại vào năm 2015, với lượng hoạt động cao hơn, sau đợt nghỉ dưỡng nâng cấp Khám phá LHCb đăng tạp chí Physical Review Letters.+.Nhưng trường hợp vi phạm CP chưa đủ để giải thích át trội vật chất so với phản vật chất vũ trụ “Chúng ta nhiều việc để làm trước hiểu chất đích thực phản vật chất,” phát biểu nhà Nguồn: Clara Moskowitz II.- Phản vật chất rơi-lên hay rơi-xuống? Các nhà vật lí Phòng thí nghiệm ALPHA CERN vừa có bước tiến quan trọng hướng đến đo khối lượng hấp dẫn phản hydrogen, hạt gồm positron vây xung quanh phản proton Mặc dù họ không nhìn thấy chứng phản nguyên tử phản ứng với lực hấp dẫn khác với nguyên tử, khả phản vật chất phản ứng hấp dẫn mạnh nhiều so với vật chất bị bác bỏ Các nhà nghiên cứu đo thời gian cần thiết cho nguyên tử phản hydrogen tới rìa bẫy từ sau bẫy tắt Trong phản nguyên tử nghe chất liệu truyện khoa học viễn tưởng, chúng phát CERN hồi năm 1995 phòng thí nghiệm Geneva triển khai số thí nghiệm nghiên cứu tính chất chúng Bất chấp nhiều nghiên cứu lí thuyết thực nghiệm đề xuất lực hấp dẫn tác dụng lên phản vật chất giống hệt tác dụng lên vật chất, phép đo trực tiếp đo xem lực hấp dẫn ảnh hưởng đến phản vật chất rơi Nhưng việc tìm kiếm khác biệt cho dù nhỏ hành trạng vật chất phản vật chất quan trọng làm sáng tỏ bí ẩn có phản vật chất vũ trụ - chất đích thực vật chất tối lượng tối Những thí nghiệm đòi hỏi nhiều thủ thuật Vừa thu thập đủ số phản nguyên tử để tiến hành thí nghiệm, thời gian gần khó khăn, nhà vật lí phải đảm bảo phản nguyên tử chuyển động chậm chúng giải phóng Nếu chúng có lượng lớn chuyển động nhiệt thả ra, chênh lệch nhỏ xíu cách phản nguyên tử rơi bị dìm chuyển động ngẫu nhiên Do đó, nguyên tử phải làm lạnh để giảm chuyển động nhiệt ngẫu nhiên chúng Các nguyên tử phản hydrogen có khối lượng với nguyên tử hydrogen bình thường hay không? Hay chúng có trọng lượng “âm”? Ảnh: Chukman So Khảo sát liệu cũ Các nhà vật lí thuộc thí nghiệm phản hydrogen ALPHA CERN phân tích số liệu thu từ đợt chạy năm 2010-2011 thí nghiệm để xem lọc tính chất hấp dẫn phản hydrogen hay không ALPHA thiết kế chủ yếu để bẫy giữ lượng lớn phản nguyên tử phản hydrogen, chúng tạo kết hợp positron từ nguồn phóng xạ phát với phản proton sinh thiết bị Máy giảm tốc Phản proton CERN Mục tiêu tối hậu thí nghiệm tiến hành phân tích phổ phản hydrogen so sánh mức lượng với hdyrogen Khi bẫy từ ALPHA tắt đi, đám mây phản hydrogen bắt đầu giãn Khi phản nguyên tử tới mặt rắn bên bẫy hủy mất, tạo lóe xạ phát Đội khoa học ghi lại vị trí kiện hủy cặp thời gian xảy – từ cho nhà nghiên cứu biết nguyên tử theo quỹ đạo Đội nghiên cứu bắt đầu với số liệu mô tả 434 phản nguyên tử tìm thấy khoảng 23 hạt chuyển động đủ chậm để làm cho phép phân tích lực hấp dẫn có nghĩa Hấp dẫn hay phản hấp dẫn? Từ số liệu phân tích, đội nghiên cứu lập giới hạn trực tiếp lên tỉ số khối lượng hấp dẫn khối lượng quán tính phản hydrogen Vật chất bình thường có tỉ số – giá trị lớn có nghĩa lực hấp dẫn tác dụng lên phản hydrogen mạnh rơi xa vật chất Cái thú vị giá trị âm tỉ số đó, cho thấy lực tác dụng lên hướng ngược lại lực hấp dẫn – hay nói cách khác lực phản hấp dẫn Trong phân tích mình, đội nghiên cứu bác bỏ tỉ số khoảng – 65 lớn khoảng +110 Trong tỉ số cực độ không trông đợi, phát ngôn viên thí nghiệm, Jeffrey Hangst cho biết nghiên cứu “bằng chứng nguyên tắc” sử dụng bẫy từ để đo khối lượng hấp dẫn phản hydrogen Cái nhà vật lí thật muốn làm khảo sát giá trị tỉ số ngưỡng -1 đến – nói cách khác phép họ bác bỏ hoàn toàn lực phản hấp dẫn sau tìm kiếm sai lệch nhỏ khỏi giá trị Hangst cho biết đội ông tin tập trung vào ngưỡng -1 đến nghiên cứu thực nghiệm khởi động trở lại CERN vào năm 2015 Thí nghiệm thực phần nhờ vào cải tiến cách thực phép đo Ngoài ra, hệ thí nghiệm, ALPHA-2, thiết kế để bẫy lượng lớn phản hydrogen lạnh, chúng cải thiện phép đo Một bẫy chế tạo có mục đích? Trong đội ALPHA có số liệu khối lượng hấp dẫn “miễn phí” thí nghiệm khác tắt bẫy, họ tối ưu hóa hoàn toàn phép đo có tác động có hại phương diện khác chương trình thực nghiệm Nhìn xa tương lai, Hangst cho biết đội ông xét bẫy chế tạo có mục đích để nghiên cứu khối lượng hấp dẫn phản hydrogen Các nhà nghiên cứu ALPHA người CERN hướng tới công nhận bác bỏ lực phản hấp dẫn Đặc biệt, thí nghiệm AEGIS tìm cách đo khối lượng hấp dẫn phản hydrogen Thay bẫy phản nguyên tử, thí nghiệm gửi chùm xung ngang phản hydrogen lạnh qua “bộ lệch Moiré”, cho phản nguyên tử ngưỡng vận tốc hẹp qua Khi qua, người ta muốn thấy chùm hạt rơi 20 μm tác dụng lực hấp dẫn đội khoa học tìm kiếm sai lệch khỏi khoảng rơi Phát ngôn viên AEGIS cho biết nhóm ông hoan nghênh “sự cạnh tranh lành mạnh” nói “có lẽ ALPHA làm được” Nếu đội đội tìm thấy chênh lệch khối lượng hấp dẫn hydrogen phản hydrogen, lợi ích bất ngờ cho nhà vật lí cố gắng lí giải gần toàn phản vật chất sinh hồi Big Bang biến kể từ Nghiên cứu công bố tạp chí Nature Communications Nguồn: physicsworld.-Thuvienvatly.com ST & giới thiệu PHH 3-5-2013