Có boson Higgs trong không gian vũ trụ
hay không?
Các nhà vật lí tại Máy Va chạm Hadron Lớn, một máy gia tốc
hạt ở gần Geneva, Thụy Sĩ, cho biết họ đã có vết tích ‘nóng
bỏng’của một hạt sơ cấp khó nắm bắt gọi là boson Higgs. Chỉ là
vấn đề thời gian trước khi họ có trong tay “hạt thần thánh” khét
tiếng đó. Nhưng sau một năm va chạm hạt và đấu trí tại LHC,
một câu hỏi đặt ra là liệu có cách nào dễ hơn hay không. Thay vì
xây dựng một máy va chạm năng lượng cao, dài 18 dặm để tạo
ra một hạt Higgs từ vô số va chạm hạt, sao chúng ta không tìm
kiếm một hạt như thế ở trong tự nhiên?
Và nếu được thì chúng ta nên tìm ở những vùng không gian
nào?
+ Phóng to hình
Mô phỏng của một va chạm hạt bên trong Máy Va chạm Hadron
Lớn. Khi hai proton va chạm bên trong cỗ máy, chúng tạo ra
một vụ nổ năng lượng cao làm phát sinh những hạt mới và lạ -
trong đó, có lẽ, có boson Higgs. Ảnh: CERN
John Gunion, tác giả thứ nhất của tập sách “Chỉ dẫn Săn tìm
Boson Higgs” (Basic Books, 1990) và là giáo sư vật lí tại trường
Đại học California, Davis, cho biết boson Higgs thường xuyên
thoắt ẩn thoắt hiện trong khắp cõi không gian. Các thăng giáng
lượng tử - những vụ nổ năng lượng nhất thời từ hư vô mà cơ học
lượng tử cho phép – gây ra những cặp hạt tự phát sinh ra từ chân
không, sau đó hủy lẫn nhau ngay. Vì những hạt Higgs trời sinh
này có năng lượng cực cao, nên các quy tắc của cơ học lượng tử
tuyên bố rằng chúng không lảng vảng trong môi trường lâu như
những hạt nhẹ khác vẫn hành xử. Cho nên, nếu bạn là một người
săn tìm hạt Higgs, bạn có bao nhiêu thời gian để bắt gặp những
boson này trước khi chúng biến mất? “Ngắn hơn một phần
nghìn tỉ của một phần nghìn tỉ của một giây,” Gunion nói.
Gordon Kane, một giáo sư vật lí tại trường Đại học Michigan và
là đồng tác giả của quyển “Chỉ dẫn Săn tìm Boson Higgs”, cho
biết một thăng giáng là hiếm gặp ở một nơi bất kì. “Nhưng có
rất nhiều nơi nó có thể xảy ra (trong toàn không gian), cho nên
nói chung nó xảy ra rất thường xuyên, nhưng bạn không có ở đó
để thấy nó.”
Ngoài những hiệu ứng lượng tử kì lạ, còn có một số sự kiện
khác trong vũ trụ sản sinh boson Higgs. “Lỗ đen giải phóng
những cặp boson Higgs, trong số nhiều thứ khác,” Gunion nói.
“Chúng tạo ra những hạt Higgs này tại chân trời sự kiện của
chúng, và nếu bạn đặt một máy dò ở đó, bạn sẽ nhìn thấy chúng.
Nhưng máy dò đó sẽ bị nhanh chóng lỗ đen nuốt mất.”
Thật không may, chúng ta không thể nhắm kính thiên văn mặt
đất của mình vào các lỗ đen và hi vọng bắt gặp một boson
Higgs, vì hạt Higgs đã phân hủy từ lâu trước khi đi tới đây