Trung Quốc vừa chính thức khởi động Đài quan sát Neutrino Dưới lòng đất (JUNO) vào ngày 26/8 tại tỉnh Quảng Đông. Đây là một cơ sở dò tìm neutrino lớn nhất thế giới, được thiết kế để nghiên cứu những “hạt ma” bí ẩn, gần như không tương tác với vật chất.
JUNO hiện đang thu thập dữ liệu, hướng đến mục tiêu giải mã những bí ẩn về neutrino – các hạt hạ nguyên tử không mang điện tích, có khối lượng cực nhỏ và di chuyển với tốc độ xấp xỉ ánh sáng.
Theo nhà vật lý hạt Wang Yifang, người phát ngôn của dự án JUNO, đây là lần đầu tiên một máy dò neutrino quy mô lớn và độ chính xác cao như vậy được vận hành. Ông nhấn mạnh rằng JUNO sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải đáp những câu hỏi cơ bản về bản chất của vật chất và vũ trụ.
Neutrino được mệnh danh là “hạt ma” do tính chất khó nắm bắt của chúng. Chúng tồn tại ở ba loại khác nhau và liên tục biến đổi giữa các loại này, một hiện tượng được gọi là dao động neutrino. Tuy nhiên, thứ tự khối lượng của chúng (loại nào nặng nhất, loại nào nhẹ nhất) vẫn là một ẩn số đối với giới khoa học.
Để bảo vệ khỏi tác động của tia vũ trụ, máy dò JUNO được đặt sâu 700 mét dưới lòng đất. Thiết bị này sẽ tập trung vào việc phát hiện các hạt phản neutrino, vốn là sản phẩm phụ của các phản ứng hạt nhân tại nhà máy điện hạt nhân Taishan và Yangjiang, cách đó khoảng 53 km. Bằng cách đo lường chính xác phổ năng lượng của các hạt phản neutrino này, JUNO hướng đến mục tiêu xác định thứ tự khối lượng của chúng.
Trung tâm của JUNO là một máy dò hình cầu acrylic khổng lồ với đường kính lên tới 35,4 mét, được treo lơ lửng trong một bể chứa nước siêu tinh khiết. Bên trong khối cầu này là 20.000 tấn chất phát sáng nhấp nháy dạng lỏng. Khi một hạt phản neutrino tương tác với chất lỏng này, nó sẽ phát ra những tia sáng nhỏ.
Bao quanh khối cầu acrylic là hàng chục nghìn ống nhân quang cực nhạy (PMT). Các PMT này phối hợp với nhau để phát hiện những ánh sáng yếu ớt do tương tác neutrino tạo ra, sau đó chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện để các nhà khoa học phân tích.
Các thử nghiệm ban đầu và dữ liệu thu thập được cho thấy hiệu suất của JUNO vượt xa kỳ vọng. Thiết bị này có khả năng xác định thứ tự khối lượng neutrino mà không bị ảnh hưởng bởi các tác động từ vật chất bên trong Trái Đất.
Được thiết kế để hoạt động khoa học trong 30 năm, JUNO còn có lộ trình nâng cấp để tìm kiếm phân rã beta kép không neutrino, một quá trình phân rã phóng xạ có thể chứng minh rằng neutrino là hạt Majorana (một loại hạt đặc biệt, tự là phản hạt của chính nó).
Dự kiến, JUNO sẽ đóng góp quan trọng vào việc giải quyết các câu hỏi hóc búa trong vật lý hạt, vật lý thiên văn và vũ trụ học, từ đó định hình sự hiểu biết chung của chúng ta về vũ trụ.
Dự án JUNO được Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đề xuất vào năm 2008. Quá trình xây dựng cơ sở ngầm bắt đầu vào năm 2015, và việc lắp đặt máy dò được tiến hành từ cuối năm 2021. Sau hai giai đoạn bơm đầy chất lỏng, hệ thống đã hoàn thành vào tháng 12 năm ngoái.
Phó phát ngôn viên của JUNO, nhà vật lý Gioacchino Ranucci từ Đại học Milan, cho biết dự án quy tụ hơn 700 nhà nghiên cứu từ 74 tổ chức thuộc 17 quốc gia và khu vực, trong đó có gần 300 nhà khoa học đến từ châu Âu, bao gồm Pháp, Đức và Italy.
JUNO là dự án tiên phong trong thế hệ các thí nghiệm neutrino mới quy mô lớn. Các thí nghiệm neutrino dưới lòng đất sâu tại Mỹ và đài quan sát neutrino Hyper-Kamiokande ở Nhật Bản dự kiến sẽ đi vào hoạt động trong giai đoạn 2027-2028.
Admin
Nguồn: VnExpress
