Nobel Vật lý 2015 cho công trình khám phá về hạt ma quái

Giải Nobel Vật lý 2015 được trao cho công trình giúp khai mở thế giới bí mật của loại hạt sơ cấp đóng vai trò cơ bản trong sự hình thành vũ trụ.

Hai nhà khoa học Takaaki Kajita (phải) và Arthur B.McDonald nhận điện thoại chúc mừng sau khi giải thưởng được công bố – Ảnh: AFP/Reuters

Theo thông báo của Uỷ ban Nobel ngày 6.10, giải Nobel Vật lý năm 2015 đã về tay tiến sĩ Takaaki Kajita, 56 tuổi, của Đại học Tokyo (Nhật Bản) và tiến sĩ Arthur B.McDonald, 72 tuổi, thuộc Đại học Nữ hoàng (Canada). Hai ông Kajita và McDonald được vinh danh vì đóng góp của họ trong nỗ lực quan sát những dao động của neutrino, vốn cho phép rút ra kết luận rằng loại hạt này trên thực tế có khối lượng, khác với suy đoán trước đây.

Có thể nói những gì được cung cấp thông qua các nghiên cứu của nhà khoa học Canada và Nhật Bản là một trong số điều ít ỏi mà con người biết được về loại hạt bí ẩn, ma quái và vô cùng khó nắm bắt này. Sau photon, tức các hạt của ánh sáng, neutrino chiếm số lượng đông đảo nhất trong toàn bộ vũ trụ. Neutrino liên tục oanh tạc trái đất không ngừng nghỉ. Mỗi giây, có đến hàng ngàn tỉ hạt neutrino đang xuyên qua cơ thể chúng ta, và hầu như không có cách nào ngăn chặn chúng.

Thay hình đổi dạng

Trong nửa thế kỷ, giới khoa học cho rằng neutrino không hề có trọng lượng và do chúng hiếm khi nào tương tác khiến việc nghiên cứu neutrino cực kỳ khó khăn. Vấn đề khiến giới nghiên cứu đau đầu là khi tính toán số lượng neutrino xuất phát từ mặt trời trên lý thuyết, họ thấy có 2/3 số hạt biến mất một cách bí ẩn. Câu trả lời cho vấn đề này là neutrino có thể đã “thay hình đổi dạng” trên đường đi.

Vào năm 1998, lúc mới 39 tuổi, ông Kajita đã trình bày phát hiện góp phần mang tính đột phá: các hạt neutrino trong khí quyển “thay hình đổi dạng” trên đường lao đến cỗ máy Super-Kamiokande. Đây là cỗ máy được chôn sâu cách mặt đất khoảng 1.000 m bên dưới núi Kamioka gần thành phố Hida, tỉnh Gifu (Nhật Bản). Từ đó, ông kết luận neutrino nhiều khả năng tồn tại dưới 3 trạng thái khác nhau.

Trong khi đó, nhóm nghiên cứu ở Canada do tiến sĩ McDonald dẫn đầu đã chứng minh được rằng các hạt neutrino xuất phát từ mặt trời không biến mất trên đường lao đến trái đất. Thay vào đó, chúng chỉ thay đổi bản chất. Nhờ vậy, giới khoa học gia đã rút ra kết luận xa hơn nữa là để thay đổi bản chất trên đường di chuyển, neutrino phải có khối lượng, dù nhỏ đến mức nào đi nữa. Đối với ngành vật lý hạt, đây là phát hiện mang tính lịch sử.

Trả lời phỏng vấn của giới truyền thông, tiến sĩ McDonald đã giải thích những khía cạnh lợi ích thực tiễn có thể rút ra từ cuộc nghiên cứu về bản chất của neutrino. Ông cho biết một số cuộc nghiên cứu theo dõi các hạt neutrino từ lõi của mặt trời, do vậy giúp hiểu rõ hơn về lõi mặt trời, từ đó có thể hỗ trợ các quá trình như phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Hiện các cuộc nghiên cứu vẫn đang diễn ra trên toàn thế giới trong nỗ lực “tóm lấy” neutrino để giám định thành phần cấu tạo của chúng. Giới khoa học hy vọng rằng những phát hiện mới sẽ hé mở các bí mật sâu kín nhất của neutrino, từ đó có thể thay đổi mọi hiểu biết hiện nay của nhân loại về lịch sử, cấu trúc và số phận tương lai của vũ trụ.

Thuỵ Miên