Big Bang qua hình ảnh (08/01/2010)

Chúng ta cấu thành từ cái gì? Vũ trụ đã bắt đầu như thế nào? Tại sao nó lại hành xử theo kiểu của nó? Chúng ta hãy cùng nhau khảo sát những câu hỏi này và bước vào thế giới của những cái rất, rất nhỏ - ngành vật lí hạt cơ bản. (Ảnh:  NASA, ESA, và G. Bacon, Viện Khoa học Kính thiên văn vũ trụ)

Proton, neutron, electron... – Các nhà vật lí tin rằng có 12 loại hạt cơ bản cấu thành nên các nguyên tử, những viên gạch cấu trúc của vật chất. Các hạt vật chất có thể phân chia thành hai họ: các quark (cái cấu thành proton và neutron) và các lepton (electron là một loại lepton). Những hạt này chịu lực tác dụng khi chúng tương tác với các hạt mang lực. (Ảnh: Ianna Osborne, CERN)

Phản vật chất – Mỗi hạt vật chất có một phản hạt. Khi vật chất và phản vật chất gặp nhau, chúng hủy lẫn nhau, giải phóng năng lượng duy nhất ở dạng tia gamma. Các nhà khoa học tin rằng lúc ngay sau Big Bang, lượng vật chất – ví dụ ở gần Tinh vân Con cua này – và vật chất là bằng nhau. (Ảnh: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.)

Neutrino – Neutrino là những hạt cơ bản truyền đi ở gần tốc độ ánh sáng, không mang điện tích, có thể đi qua vật chất mà không gây tác dụng gì và được cho là giữ vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của vũ trụ. Detector Super-Kamiokande của Nhật Bản nhắm tới mục tiêu tìm hiểu về những hạt kích thích trí tò mò này. (Ảnh: Đài thiên văn Kamioka Observatory, ICRR, Đại học Tokyo)

Các quark có thể nói lên sự thật không? – Quark top, đôi khi được gọi một cách kì lạ là quark sự thật, là hạt cơ bản nặng nhất từng được phát hiện ra từ trước đến nay. Nó có khối lượng gấp 35 lần quark bottom và hầu như nặng bằng một nguyên tử vàng. (Ảnh: Fermilab Visual Media Services)

Còn thiếu 96% - Năm 1998, Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã cho thấy sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc chứ không chậm dần. Trong khi chúng ta vẫn không biết cái gì gây ra hiện tượng này, thì chúng ta thật sự có một cái tên cho nó: năng lượng tối. Ước tính 70% vũ trụ là năng lượng tối và 26% là vật chất tối. (Ảnh: NASA, ESA, và R. Massey, Viện Công nghệ California)

Cho lao vào và chộp lấy – Ngành vật lí hạt cơ bản nhắm tới việc tái tạo các điều kiện ngay sau Big Bang bằng cách gia tốc các hạt lên gần tốc độ ánh sáng và sau đó cho chúng lao vào nhau. Máy gia tốc hạt mạnh thứ hai trên thế giới là Tevatron, đặt tại Fermilab ở Hoa Kì. (Ảnh: Peter Ginter)

Phát hiện những cái rất nhỏ - Các buồng bọt, kiểu như Buồng bọt Lớn châu Âu, chỉ là một loại detector dùng để nhận dạng các hạt sinh ra trong những va chạm năng lượng cao này trong thập niên 1950 và 1970. Các hạt đi qua chất lỏng quá nhiệt trong buồng để lại phía sau vết bọt có thể chụp lại trên camera. (Ảnh: CERN)

Máy Va chạm Hadron Lớn – Trải dài 27 km tròn bên dưới biên giới Pháp và Thụy Sĩ và xây dựng tiêu tốn hơn 9 tỉ đô la, Máy Va chạm Hadron Lớn (LHC) hi vọng phát hiện ra mắc xích còn thiếu của cách thức các hạt vật chất có được khối lượng. (Ảnh: Maximilien Brice, CERN)

Hạt thần thánh – Các nhà khoa học đã lí thuyết hóa rằng các hạt vật chất có được khối lượng bằng cách tương tác với một hạt mang lực gọi là boson Higgs. Cho đến nay, họ đã phát triển mô phỏng trên máy tính sự phân hủy của một hạt boson Higgs sẽ trông như thế nào (hình trên). Họ hi vọng LHC có thể chứng minh hiệu ứng này và chứng tỏ hạt Higgs tồn tại. (Ảnh: DESY Zeuthen)

Chúng ta vẫn ở đây! – Những lo sợ rằng LHC sẽ tạo ra những lỗ đen vi mô sẽ xé nát Trái đất ra nhiều mảnh là không có căn cứ. Các nhà khoa học đã mô phỏng sự sản sinh ra một lỗ đen thu nhỏ qua một va chạm proton – proton sẽ trông như thế nào, nhưng cho dù một lỗ đen nhỏ như vậy có được tạo ra thì nó sẽ lập tức phân hủy qua một quá trình gọi là bức xạ Hawking. (Ảnh: CERN)

Tiếp theo là đâu? – Với công việc của LHC vừa mới bắt đầu, các nhà khoa học đã sẵn sàng triển khai kế hoạch cho Máy Va chạm Thẳng quốc tế (ILC), một máy va chạm electron – positron dài 31 km.

Trong khi người ta hi vọng LHC sẽ phát hiện ra những dấu hiệu hạt mới, thì ILC sẽ cho phép các nhà khoa học khảo sát những hiện tượng vật lí này một cách chi tiết hơn. (Ảnh: ILC, ảnh minh họa trên phương tiện truyền thông)

Theo abc.net.au