Nova - Forty-Eighth Season

Chúng là những hạt bí ẩn nhất từng được phát hiện,

những bóng ma nhỏ bé ẩn giấu trong thế giới của chúng ta.

Bây giờ các nhà khoa học đang thực hiện sứ mệnh giải mã bí mật của chúng

Chúng được gọi là neutrino.

Câu chuyện về việc khám phá chúng gần như không thể tin được.

Nếu họ cố định máy dò vào đúng vị trí,

quả bom hạt nhân

sẽ đập nát nó thành từng mảnh.

Có liên quan đến một cuộc đào tẩu đầy kịch tính trong Chiến tranh Lạnh.

Ông ta biến mất qua Bức màn sắt,

và trong 5 năm,

biến mất khỏi bề mặt hành tinh.

Và những thí nghiệm đáng kinh ngạc

liên tục thách thức các định luật vật lý.

Ngay cả khi là người xây dựng những thí nghiệm này để kiếm sống,

tôi vẫn thấy sững sờ khi thấy chúng từng thành công.

Ngày nay, các nhà khoa học đang sử dụng neutrino

để thăm dò các ranh giới của vũ trụ mà chúng ta có thể phát hiện được.

Họ đang thực hiện nhiệm vụ khám phá một thế giới ẩn giấu

của "Các hạt chưa biết".

Dịch: sexyca - HDVietnam Copyright © 2023 by sexyca All right reserved

Chúng ta sống trong một thế giới của vật chất...

một vương quốc của những hạt nhỏ bé hơn nhiều

so với nguyên tử tạo nên vũ trụ mà chúng ta biết.

Nhưng có một điều bí ẩn.

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng tồn tại một thế giới hạt song song, ẩn giấu...

Cái gọi là vật chất tối.

Cho đến nay, không ai có thể phát hiện được vật chất tối.

Nhưng bây giờ có thể có một cách.

Trong tất cả các hạt mà các nhà khoa học đã phát hiện ra,

hạt khó nắm bắt nhất, ở ranh giới của khả năng phát hiện,

là neutrino.

Neutrino là những hạt thực sự đáng chú ý.

Có hàng nghìn tỷ trong số chúng

chảy qua cơ thể chúng ta,

và chúng ta thậm chí không nhận thấy.

Chúng giống như ma vậy, nhưng chúng ở khắp mọi nơi.

Everywhere and nowhere.

Neutrino rất ma quái,

chúng có thể xuyên qua vật chất rắn như thể nó không tồn tại.

Tuy nhiên, họ nắm giữ những bí mật về lý do tại sao các ngôi sao tỏa sáng

và vũ trụ của chúng ta được tạo thành từ gì.

Lý do chúng ta quan tâm đến những hạt khó nắm bắt này

là vì chúng thực sự đóng một vai trò cơ bản quan trọng trong vũ trụ,

trong bản chất của vật chất...

trong một số hiện tượng vũ trụ dữ dội nhất.

Được đưa ra giả thuyết lần đầu tiên vào những năm 1930,

chúng sẽ sớm có liên quan đến bí mật hạt nhân

và cuộc đào tẩu đầy kịch tính trong Chiến tranh Lạnh

đằng sau Bức màn Sắt.

Ông ấy đi châu Âu

và không bao giờ quay trở lại.

Giờ đây việc tìm kiếm neutrino

đã kích hoạt những thí nghiệm rộng khắp trên toàn cầu.

Ngay cả khi là người xây dựng những thí nghiệm này để kiếm sống,

tôi vẫn thấy sững sờ khi thấy chúng từng thành công.

Ngày nay, các nhà khoa học đang trên đà đạt được

một khám phá đáng kinh ngạc.

Bằng chứng trêu ngươi cho thấy

neutrino có thể là cánh cửa giữa thế giới vật chất của chúng ta

và thế giới ẩn giấu của vật chất tối,

đang chờ được khám phá.

Nó sẽ là một người thay đổi cuộc chơi.

Vậy chính xác những hạt này là gì?

Vai trò của nó trong sự tiến hóa của vũ trụ của chúng ta là gì?

Việc tìm kiếm câu trả lời

đã thúc đẩy các nhà khoa học đến giới hạn

của những gì có thể thực nghiệm được

để khám phá một vũ trụ mà chúng ta chưa từng thấy trước đây.

Fermilab ở Batavia, Illinois.

Phòng thí nghiệm vật lý nổi tiếng thế giới.

Hàng nghìn nhà khoa học xây dựng những thí nghiệm khổng lồ

để thăm dò những hạt nhỏ nhất

tạo nên vũ trụ của chúng ta.

Dẫn đầu một trong các đội là Sam Zeller.

Hi, team.

Niềm đam mê vật lý của tôi bắt đầu khi tôi đăng ký

một chuyến đi thực tế đến Fermilab ở trường trung học.

Nó chỉ làm tôi choáng váng.

Từ thời điểm đó trở đi, tôi là một nhà vật lý hạt.

Hóa ra vũ trụ có thể được mô tả

bằng một số lượng nhỏ các hạt hạ nguyên tử.

Ngày nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra

17 hạt cơ bản cấu tạo nên vũ trụ của chúng ta.

Một vài trong số chúng là các khối xây dựng của các nguyên tử.

Số khác là những thứ giữ vật chất lại với nhau.

Đó là sự hiểu biết về thế giới của chúng ta mà các nhà vật lý gọi là

Mô hình Chuẩn.

Mô hình Chuẩn của vật lý hạt

mô tả những thành phần cơ bản nhất của vật chất

và cách chúng tương tác với nhau.

Trên thực tế, đây là lý thuyết vật lý được xác định rõ ràng nhất về mặt toán học

mà con người chúng ta từng viết ra.

Trong 50 năm,

Mô hình Chuẩn đã vượt qua hết thử nghiệm này đến thử nghiệm khác,

xác nhận phân cấp của tất cả các hạt cơ bản.

Nhưng có một loại vẫn còn bí ẩn hơn nhiều so với những loại khác.

Chúng được gọi là neutrino.

Một Neutrino

là một loại hạt cơ bản,

khối xây dựng cơ bản của vũ trụ

và chúng có ba loại khác nhau.

Neutrino có ở khắp mọi nơi.

Chúng được sản xuất trong mặt trời.

Có neutrino còn sót lại sau vụ nổ Big Bang.

Con người phát ra neutrino.

Neutrino không có điện tích.

Chúng gần như không có khối lượng gì cả.

Chúng gần như không có gì như bạn có thể tưởng tượng.

Chúng không tương tác với mọi thứ,

chúng đi qua Trái đất như thể nó không tồn tại ở đó.

Tại Fermilab, các nhà khoa học đang xây dựng

một thí nghiệm phức tạp gồm hai giai đoạn

với các phương tiện để tạo ra và nghiên cứu chúng.

Trong giai đoạn đầu tiên, một vòng nam châm mạnh

sẽ tăng tốc các hạt tích điện dương gọi là proton

lên tốc độ khổng lồ, đưa chúng đâm vào mục tiêu.

Vụ va chạm tạo ra một cơn mưa hạt mới,

bao gồm một chùm neutrino cực mạnh.

150 nghìn tỷ mỗi giây đi qua Trái đất

với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng,

chạy đua về phía giai đoạn thứ hai...

ba máy dò neutrino khổng lồ.

Máy lớn nhất được gọi là ICARUS.

Sau khi hoàn thành,

chiếc bể khổng lồ chứa đầy mạng lưới thiết bị điện tử

và chất lỏng đông lạnh này

sẽ bị bắn phá bởi hàng trăm nghìn tỷ neutrino,

tất cả đều hy vọng bắt được một neutrino mỗi phút.

Chỉ riêng điều đó thôi cũng đã là một thành tựu đáng chú ý.

Nhưng các nhà khoa học thậm chí còn có tham vọng lớn hơn.

Một trong những mục tiêu lớn ở Fermilab là cố gắng tìm kiếm

một loại neutrino mới

mà chưa ai quan sát được.

Các thí nghiệm cho thấy có thể có một loại neutrino

thậm chí còn khó nắm bắt hơn

ba loại đã được biết là tồn tại.

Một số người cho rằng nó có thể là một mối liên hệ

tới một thế giới hạt ẩn giấu

mà cuối cùng có thể dẫn đến

những khám phá mới ngoài Mô hình Chuẩn.

Nếu chúng ta tìm thấy bằng chứng cho một loại neutrino mới

thì điều đó thực sự đáng kinh ngạc.

Đó là điều khiến tôi phấn khích vào buổi sáng.

Đó chính là lý do khiến tôi đến làm việc.

Đó sẽ là một khám phá lớn.

Việc thực hiện khám phá đó sẽ mang tính đột phá.

Bởi vì trong khi neutrino thông thường cực kỳ khó phát hiện

thì loại neutrino thứ tư này có thể phá vỡ Mô hình Chuẩn.

Điều gì đã đưa họ đến thời điểm này...

và có thể đến bờ vực phá hủy

một trong những nền tảng của vật lý hiện đại?

Câu chuyện đó bắt đầu cách đây gần 100 năm

cách đây nửa vòng trái đất.

Ở Rome.

Nhà vật lý và sử học, Giáo sư David Kaiser

đã di chuyển đến đây,

đến nơi mà vào những năm 1930, các nhà khoa học

đang nghiên cứu hoạt động bên trong của nguyên tử.

Trong nhiều thiên niên kỷ, trong hàng nghìn năm,

con người đã tin rằng thế giới được tạo thành từ các nguyên tử,

và những nguyên tử đó là thứ nhỏ nhất tồn tại.

Trên thực tế, từ "nguyên tử" thậm chí còn có nghĩa là

"không thể phá vỡ" hoặc "không thể phân chia"... Đơn vị nhỏ nhất.

Nhưng đến đầu những năm 1900,

các nhà khoa học đã tiết lộ một cấu trúc ẩn sâu hơn.

Nếu bạn nghĩ về một nguyên tử, nó có kích thước khoảng một nanomet,

nhỏ hơn khoảng một tỷ lần so với một mét, đại khái vậy.

Bên trong, lõi sâu của một nguyên tử, hạt nhân,

nhỏ hơn thế khoảng 100.000 lần.

Vì vậy, chúng ta đang thực sự đạt đến quy mô cực nhỏ

không thể tưởng tượng được.

Vào đầu thế kỷ 20,

các nhà khoa học đã phát hiện ra hạt nhân nhỏ bé của nguyên tử

chứa các proton, các hạt có điện tích dương.

Những proton này giữ cố định

một đám mây electron tích điện âm

tạo thành giới hạn bên ngoài của nguyên tử.

Dường như các proton và electron

là hai thành phần duy nhất của mọi nguyên tử...

vĩnh viễn và cố định.

Nhưng các nhà khoa học cũng phát hiện ra một điều gây sốc:

một số loại nguyên tử dường như bị vỡ ra.

Điều đó thật đáng kinh ngạc.

Theo nghĩa đen, nó mâu thuẫn với tên của chính sự vật.

Các nguyên tử được cho là không bị phá vỡ.

Cứ như thể một số nguyên tử có quá nhiều năng lượng.

Hạt nhân sẽ tự biến đổi

và phun ra một electron.

Hiện tượng này là một loại phóng xạ

được gọi là phân rã beta.

Nó dường như

là loại năng lượng bí ẩn rò rỉ từ hoặc phát ra từ

một số nguyên tử nhất định.

Bản thân quá trình này rất đáng chú ý,

nhưng khi các nhà khoa học đo năng lượng

của các electron từ phân rã beta thì có điều gì đó không ổn.

Một trong những nguyên tắc cơ bản trong mọi ngành khoa học là

năng lượng có thể thay đổi từ dạng này sang dạng khác,

nhưng tổng năng lượng phải được bảo toàn.