Mặt Trăng và các hạt cơ bản

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đối với các nhà vật lý học nghiên cứu cấu tạo của vật chất thì các tia vũ trụ là một phòng thí nghiệm thiên nhiên không gì thay thế được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mặt Trăng và các hạt cơ bản

Mặt Trăng và các hạt cơ bản Đối với các nhà vật lý học nghiên cứu cấu tạo của vật chất thì các tia vũ trụ là một phòng thí nghiệm thiên nhiên không gì thay thế được.
Trong các dòng bức xạ xuyên qua không gian vũ trụ, có thể gặp những hạt có năng lượng lớn mà ngay cả các máy gia tốc mạnh nhất hiện nay cũng không tạo ra được. Tuy vậy, “phòng thí nghiệm các tia vũ trụ” này cũng có một nhược điểm rất cơ bản, đó là: phải chờ đợi hàng chục năm mới có thể bắt gặp những hạt có những tính chất hiếm có. Ta không thể biết trước khi nào thì loại hạt mà chúng ta cần tìm sẽ xuất hiện ở đúng nơi mà ta bố trí máy móc để ghi lại. Các nhà vật lý học cố gắng khắc phục tình trạng này bằng cách đặt những tấm kính ảnh đặc biệt có phủ lớp nhũ tương dày ở các vùng núi. Khi đi qua những lớp nhũ tương dày đó, các tia vũ trụ để lại những vết của chúng. Nhưng, thứ nhất là, thời gian quan sát như vậy còn chưa dài lắm; thứ hai là, ngay cả những đỉnh núi cao nhất cũng không phải là khoảng không gian vũ trụ. Không phải tất cả các hạt đều có thể xuyên qua khí quyển của Trái Đất. Thật ra, với sự phát triển của kỹ thuật, các nhà vật lý học đã có khả năng đưa khí cụ của mình lên những máy bay tầm cao, những khí cầu thăm dò và nhiều loại máy móc vũ trụ khác. Nhưng máy bay và khí cầu thăm dò chỉ có thể đảm bảo được những cuộc quan sát ngắn hạn, còn các máy móc vũ trụ thì gần đây mới xuất hiện. Nhưng chính các máy móc thăm dò vũ trụ lại tạo nên một bước ngoặt thực sự trong việc nghiên cứu các tia vũ trụ. Chúng có thể đưa các nhà nghiên cứu đến một phòng thí nghiệm, nơi việc ghi lại các tia vũ trụ vẫn được tiến hành từ hàng tỉ năm nay. Chính thiên nhiên đã tạo nên phòng thí nghiệm này. Đó là Mặt Trăng. Nhưng chúng ta đã biết, bề mặt Mặt Trăng, vì không có khí quyển bảo vệ nên thường xuyên bị các hạt của các tia vũ trụ tác động đến. Đá trên Mặt Trăng giữ lại vết của những va đập đó. Việc nghiên cứu những vật này đã được bắt đầu.
Hiện nay, đã thu được những tin tức đầu tiên hết sức thú vị. Sau khi xử lý đặc biệt các mẫu đá lấy từ Mặt Trăng hai nhà khoa học Ấn Độ Đ.Lan và M.Bhaudari đã phát hiện được những vết dài khác thường của những hạt nào đấy trong các tinh thể của vật chất trên Mặt Trăng. Có một vết dài 18 micromet. Để so sánh, ta cần nhớ là các hạt được tạo nên khi phân rã tự phát các hạt nhân của các nguyên tử urani cũng chỉ tạo thành các vết dài tới 14 micromet mà thôi. Còn nhà bác học Mỹ B.Praixơ thì đã tìm thấy một vết trong đá trên Mặt Trăng, dài hơn 50 lần. Những hạt nào có thể để lại những vết dài đến như vậy? Các vết do hai nhà bác học Ấn Độ phát hiện ra, có lẽ là của những mãnh vỡ hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố siêu urani siêu nặng,… Như chúng ta đều biết, trong suốt một thời gian dài, urani chiếm vị trí cuối cùng, thứ 92 trong bảng tuần hoàn Menđêlêép. Nhờ những thành tựu của vật lý hạt nhân, các nhà bác học đã có thể tổng họp được một loạt các nguyên tố siêu urani bằng phương pháp hóa học. Khó khăn chủ yếu của việc tổng hợp như vậy là ở chỗ, các nguyên tố siêu urani hết sức không ổn định. Hạt nhân càng nặng thì bị phân rã càng nhanh, vì vậy có thể nghĩ rằng, việc tạo ra những nguyên tố có số thứ tự từ 103 trở lên là một điều rất khó hoặc thậm chí hoàn toàn không thể làm được. Nhưng khi nguyên tố thứ 104, có tên là “Kuachatôvi” đã được tổng hợp ở Đupna, thì người ta thấy rằng, tuổi thọ của nó xấp xỉ 3 giây. Sau khi phân tích sự kiện này và một số sự kiện khác, các nhà vật lý lý thuyết đã đi đến kết luận rằng, trong thế giới các nguyên tố siêu urani phải tồn tại những “đảo bền vững” nhất định, tức là những nguyên tử có các lớp võ điện tử bền vững. Người ta
giả định rằng, các “đảo” như vậy nằm trong vùng các nguyên tố thứ 106 – 114 và 124 – 126. Nhưng nếu một số nguyên tố siêu urani có tuổi thọ dài thì chúng cũng phải tồn tại trong thiên nhiên. Chẳng hạn, sau khi phát sinh ở những quá trình vũ trụ dữ dội nào đó, chúng có thể đến Trái Đất được. Như vậy, việc tìm dấu vết của chúng là một điều có ý nghĩa. Trong những năm gần đây, những cuộc tìm kiếm như thế được xúc tiến mạnh mẽ ở các môi trường khác nhau: trong vỏ Trái Đất, trong băng giá Bắc cực, trong các tầng trầm tích cổ trên đáy đại dương và ngay cả trong thủy tinh và những tấm gương cổ. Nhưng có lẽ Mặt Trăng, vệ tinh cổ nhất của chúng ta, là nơi có những điều kiện tốt nhất cho những cuộc tìm kiếm như vậy. Một hạt phải quái lạ như thế nào mới có thể để lại một vết dài gần 1milimet trong vật chất Mặt Trăng chứ? Phải chăng đó là một đơn cực bí ẩn – một hạt giả thuyết như nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng người Anh là P.Đirăc đã tiên đoán từ năm 1931?Mọi người đều biết rằng, các điện tích dương và âm có thể tồn tại độc lập với nhau. Trong thiên nhiên có những electron và pôzintron, prôton và phản prôton. Trong khi đó, các từ tính bắc và nam lại không tách rời nhau.Con người chưa thể tạo ra, hoặc quan sát thấy một đơn cực và một phản đơn cực tức là chưa thể tách các cực từ ra khỏi nhau. Theo tính toán của Đirăc, từ tính của một đơn cực phải mạnh hơn điện tích của electron khoảng 70 lần. Vì vậy, ngay cả trong những từ trường rất yếu, đơn cực cũng có thể có năng lượng rất lớn. Do đó, khi có được một đơn cực, chúng ta có thể tạo ra những máy gia tốc cực mạnh bằng những phương pháp khá đơn giản, chứ chưa nói đến một điều là, việc chứng minh sự tồn tại của đơn cực sẽ giúp ta giải quyết nhiều khó khăn trong lý thuyết về nguồn gốc các tia vũ trụ, đặc biệt là giải thích các năng lượng cao khác thường của một số hạt vũ trụ. Ngoài ra, theo tính toán của Đi răc, các đơn cực phải có khối lượng đáng kể và tương tác với nhau mạnh gấp mấy nghìn lần so với các điện tích cơ bản. Vì thế,
việc tách ra một đơn cực và một phản đơn cực ở dạng thuần khiết khó hơn rất nhiều lần so với việc tách các hạt cơ bản thông thường. Nhưng mặt khác, xác suất triệt tiêu lẫn nhau của chúng cũng nhỏ rất nhiều. Nhờ vậy, các đơn cực có thể dùng làm những “viên đạn” tuyệt vời cho “pháo binh nguyên tử” để bắn phá các hạt cơ bản khác nhau; những viên đạn như vậy có thể đạt năng lượng cực lớn và sử dụng được nhiều lần.Điều đó đã dẫn nhiều nhà vật lý đến việc truy tìm đơn cực, nhưng những cuộc truy tìm ấy vẫn chưa có kết quả. Vấn đề không phải chỉ ở những khả năng thực thế đúng mong ước mà việc tìm kiếm đơn cực sẽ hứa hẹn. Vấn đề về sự tồn tại của các hạt từ cơ bản – đó là việc khám phá sơ bộ đơn cực, cũng như việc khám phá ra định luật“ngăn cấm” sự tồn tại của nó đều có ý nghĩa quan trọng như nhau đối với sự phát triểncủa những quan niệm vật lý về cấu tạo của vũ trụ.