Tin KH & CN Thế giới

Giải thưởng Nobel Vật lý 2015 (09/10/2015)

Ngày 6.10.2010, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển (RSAC) đã công bố Giải thưởng Nobel Vật lý 2015, theo đó Giải thưởng này đã thuộc về Giáo sư Takaaki Kajita, sinh năm 1959, người Nhật Bản, hiện đang làm việc tại Đại học Tokyo (Nhật Bản) và Giáo sư Arthur B. McDonald, sinh năm 1943 tại Canada, đang làm việc tại Đại học Queen (Canada), vì đã phát hiện ra dao động của hạt sơ cấp neutrino, chứng minh rằng các hạt sơ cấp neutrino có khối lượng.

Theo trang web nobelprize.org, việc phát hiện hạt neutrino có khối lượng đã làm thay đổi những hiểu biết của loài người về hoạt động bên trong của vật chất và đóng vai trò quan trọng trong kiến thức của chúng ta về vũ trụ.

Giáo sư Takaaki Kajita đã phát hiện ra rằng, các hạt neutrino trong không khí có sự biến đổi giữa hai biến thể trong quá trình theo dõi của máy dò Super-Kamiokande tại Nhật Bản. Trong khi đó, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Arthur B. McDonald dẫn đầu đã chứng minh được các hạt neutrino từ Mặt trời không biến mất trong quá trình đi tới Trái đất. Thay vào đó, chúng được được giữ lại dưới dạng một biến thể khác khi quan sát được ở Đài thiên văn Neutrino tại Sudbury.

Một câu đố về hạt neutrino mà các nhà vật lý đã phải vật lộn hàng chục năm đã được giải quyết. So với tính toán lý thuyết về số lượng hạt neutrino, 2/3 số hạt neutrino đã mất tích trong các phép đo thực hiện trên Trái đất. Đến nay, hai thí nghiệm của Takaaki Kajita và Arthur B. McDonald đã phát hiện ra rằng các hạt neutrino đã biến đổi thuộc tính chứ không biến mất. Phát hiện này đã dẫn tới một kết luận rằng, các hạt neutrino, vốn được coi là các hạt không có khối lượng trong một khoảng thời gian dài, phải có khối lượng (tuy rất nhỏ).
Đối với vật lý hạt, neutrino có khối lượng là một phát hiện mang tính lịch sử. Mô hình chuẩn của vật lý hạt (thuyết miêu tả về tương tác mạnh, tương tác yếu, lực điện từ cũng như những hạt cơ bản tạo nên vật chất) đã hoạt động rất thành công trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, Mô hình chuẩn yêu cầu các hạt neutrino phải là hạt không có khối lượng, vì vậy phát hiện mới này cho thấy rằng Mô hình chuẩn không phải là một lý thuyết hoàn thiện về các thành phần cấu tạo cơ bản của vũ trụ. Phát hiện này đã giúp giới khoa học vén bức màn bí mật che phủ thế giới của hạt neutrino. Sau hạt ánh sáng (photon), neutrino là hạt tồn tại nhiều nhất trong vũ trụ, liên tục bắn vào Trái đất.
Rất nhiều hạt neutrino sinh ra từ các phản ứng giữa bức xạ vũ trụ và khí quyển Trái đất. Một phần khác được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân bên trong Mặt trời. Hàng nghìn tỷ hạt neutrino chạy qua cơ thể chúng ta mỗi giây, và gần như không có vật gì có thể ngăn được hạt neutrino chạy qua, vì vậy hạt neutrino được coi là hạt cơ bản khó tìm thấy nhất của tự nhiên.
Hiện tại vẫn có nhiều thí nghiệm tiếp tục được tiến hành trên thế giới để giữ được hạt neutrino và nghiên cứu tính chất của chúng. Phát hiện mới của Takaaki Kajita và Arthur B. McDonald về những bí mật sâu thẳm của hạt neutrino được cho rằng sẽ làm thay đổi hiểu biết của con người về lịch sử, cấu trúc và số phận tương lai của vũ trụ.

Đinh Quang (theo nobelprize.org)