DIỄN ÐÀN CHUYÊN MÔN

PHẢI CHĂNG NGÀY TẬN THẾ SẮP ÐẾN?

LHC
Source: AP, Yahoo! News, CERN, wikipedia

Lê Tự Do tổng hợp

Theo tin chính thức từ CERN vào ngày 23 tháng 9/2008, một lượng lớn helium rò rỉ ra bên ngoài trong khu vực 3 - 4 của đường hầm hầu như do mối nối các mạch điện không chỉnh giữa hai khối nam châm trong máy gia tốc, tuy nhiên các chuyên viên phải đến tại nơi thanh sát thì mới hiểu được rõ vấn đề trục trặc, điều này chỉ có thể thực hiện được khi nào khu vực này được làm ấm trở lại thì mới có thể vào mở ra xem xét, khi đó chi tiết chính xác sẽ công bố sau. Thời gian đợi này phải mất từ 3 đến 4 tuần, tiếp đến là giai đoạn bảo trì bắt buộc vào mùa đông, nên phức hợp máy gia tốc - va chạm hạt nhân LHC chỉ có thể hoạt động lại sớm nhất là vào đầu xuân năm 2009, dự trù trong khoảng cuối tháng 3, đầu tháng 4/2009, sau đó mới có thể xúc tiến thí nghiệm bắn ra các chùm tia. (Cập nhật ngày 27/9/2008)

LTD

Sự lo ngại đối với thí nghiệm "Big Bang" bằng máy LHC của CERN:

LHC có thể tạo nên hố đen nhỏ và nuốt chửng quả đất.

Phần 1/4

Phần 2/4

Phần 3/4

Phần 4/4

CMS detector

BÀI ÐỌC THÊM: MÁY LHC LÀ GÌ?
Source: wikipedia

LHC là máy gia tốc hạt lớn nhất và mạnh nhất thế giới. Chiếc máy được chứa trong một đường hầm vòng tròn với chu vi 27 km, nằm ở độ sâu từ 50 đến 175 m dưới mặt đất. Đường kính hầm là 3,8 m, có cấu trúc bê tông, được xây dựng trong các năm từ 1983 đến 1988, nguyên được dùng làm nơi chế tạo máy Large Electron-Positron Collider. Đường hầm có 4 điểm chạy cắt qua biên giới Pháp-Thụy Sĩ, với phần lớn nằm trên nước Pháp. Trên mặt công trình bao gồm rất nhiều thiết bị hỗ trợ như máy nén, quạt gió, các thiết bị điện tử điều khiển và các thiết bị làm mát.

Đường hầm chứa LHC có hai đường dẫn tia hạt song song sát nhau, giao nhau ở 4 điểm, mỗi đường sẽ chứa một tia proton, được lưu chuyển vòng quanh vòng tròn từ hai hướng ngược nhau. Có 1.232 nam châm lưỡng cực giữ cho các tia đi đúng đường tròn, thêm vào đó là 392 nam châm tứ cực được dùng để giữ các tia luôn hội tụ, để làm cho cơ hội va chạm dòng hạt ở 4 điểm giao nhau là cao nhất. Tổng cồng có trên 1.600 nam châm siêu dẫn được trang bị, với chiếc nặng nhất lên tới hơn 27 tấn. Cần tới khoảng 96 tấn heli lỏng để giữ các nam châm hoạt động ở nhiệt độ 1,9 độ K, khiến cho LHC trở thành thiết bị siêu lạnh lớn nhất thế giới với nhiệt độ của heli lỏng.


Các nam châm điện tứ cực siêu truyền dẫn được dùng để giữ các tia hạt đi tới 4 điểm tương tác, nơi xảy ra va chạm giữa các hạt proton.

Một hoặc hai lần một ngày, động năng của các hạt proton được gia tăng từ 450 GeV lên đến 7 TeV, từ trường của các nam châm siêu dẫn lưỡng cực được tăng từ 0.54 lên 8.3 tesla (T). Các proton ở mỗi đường dẫn sẽ có năng lượng đạt 7 TeV, giúp cho năng lượng va chạm đối diện đạt 14 TeV (tương đương 2.2 μJ). Ở mức năng lượng này, các proton có hệ số Lorentz là 7.500 và di chuyển với vận tốc bằng 99,9999991% vận tốc ánh sáng. Mỗi giây chúng bay quanh đường hầm 11,000 vòng. Các proton không phải là tia liên tục, thay vào đó được tạo thành các chùm, với khoảng 2,808 chùm, với số lượng đó, khoảng thời gian giữa các va chạm không bao giờ ngắn hơn 25 ns. Khi máy gia tốc lần đầu tiên được xử dụng, nó sẽ hoạt động với số chùm ít hơn, khoảng cách thời gian mỗi chùm là 75 ns. Số các chùm sau đó sẽ được tăng lên cho đến quãng cách cuối cùng là 25 ns.

Trước khi được đưa vào bộ gia tốc chính, các hạt được đi qua một chuỗi hệ thống tuần tự làm tăng năng lượng của chúng. Hệ thống đầu tiên là máy gia tốc hạt tuyến tính Linac 2 gia tốc các proton lên động năng 50 MeV, sau đó được đưa vào máy Proton Synchrotron Booster. Các proton tại đó được tăng tốc lên 1.4 GeV rồi được dẫn vào máy Proton Synchrotron (PS), ở đây chúng đạt động năng 26 GeV. Cuối cùng máy Super Proton Synchrotron (SPS) được dùng để tăng năng lượng của chúng lên 450 GeV trước khi dẫn vào (qua một giai đoạn 20 phút) vòng tròn chính. Tại đây các chùm proton được tích lũy và tăng tốc lên năng lượng đỉnh là 7 TeV, cuối cùng chúng được dự trữ trong 10 đến 24 tiếng trong khi các va chạm xảy ra tại 4 giao điểm.

Máy LHC cũng sẽ được dùng để tạo va chạm các ion nặng chì (Pb) với năng lượng tương tác là 1150 TeV. Các ion Pb đầu tiên sẽ được gia tốc bởi máy gia tốc tuyến tính Linac 3, còn máy phun năng lượng thấp Low-Energy Injector Ring được dùng làm bộ lưu trữ ion và làm mát. Các ion sau đó sẽ được gia tốc lên thêm băng máy PS và SPS trước khi dẫn vào máy LHC, ở đây chúng đạt năng lượng 2,76 TeV trên mỗi hạt nhân.

Ảnh chụp từ trên không khu vực đường hầm của hệ thống LHC (Large Hadron Collider) khổng lồ, nằm giữa Pháp và Thụy Sĩ - CERN

Source: AP

Hệ thống máy gia tốc - va chạm hạt nhân (Large Hadron Collider) lớn nhất thế giới đã ngừng hoạt động chỉ trong vòng vài tiếng đồng hồ ngay sau khi khởi động và được tán dương nhiệt liệt. Tuy nhiên sự trục trặc này đã được giấu kín hàng tuần, không báo cáo.

Trong một thông báo vào hôm Thứ Năm tuần trước, Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu lần đầu tiên đã báo cáo rằng một bộ biến thế nặng 30 tấn dùng để hạ nhiệt một phần bộ máy va chạm hạt nhân đã bị hỏng, khiến các nhà vật lý học phải ngưng xử dụng máy phá hủy nguyên tử, chỉ một ngày sau khi khởi động nó vào tuần qua.


Bộ nam châm siêu dẫn 4 cực của hệ thống LHC khổng lồ - CERN

Bộ biến thế hỏng đã được thay thế và vòng đai cách điện trong đường hầm dài 17 dặm nằm dưới biên giới Pháp - Thụy Sĩ đã được làm lạnh trở lại xuống gần zéro độ Kelvin - trừ đi 459.67 Fahrenheit - nhiệt độ vận hành hiệu quả nhất ( theo tuyên bố của CERN ).

Khi bộ biến thế hỏng thì nhiệt độ vận hành sẽ tăng từ dưới 2 độ Kelvin lên đến 4.5 độ Kelvin - tức là cực kỳ lạnh so với hầu hết mọi tiêu chuẩn, nhưng lại ấm hơn so với nhiệt độ vận hành bình thường của hệ thống này.


Trung tâm kiểm soát của CERN

CERN đã không báo cáo các trục trặc này với dự án kể từ hôm khởi động máy vào ngày 10 tháng 9/2008, nhưng chỉ tuyên bố điều này sau khi hãng thông tấn AP gọi và hỏi về những tin đồn đại về những trục trặc.

Các nhà vật lý cho rằng đây không phải là vấn đề đáng ngạc nhiên xẩy ra trong khi làm cho một tập hợp hệ thống máy to lớn và cực kỳ phức tạp, gồm nhiều bộ phận rắc rối như hệ thống máy gia tốc - va chạm hạt nhân này được vận hành suông sẻ.

"Hiển nhiên đây là hệ thống máy lớn nhất được làm ra trong lịch sử nhân loại, nó phức tạp không thể tưởng được, bao gồm nhiều cơ phận được chế tạo trong các thời gian và xuất xứ khác nhau, vì vậy tôi không có gì ngạc nhiên cả khi nghe tin về một vài hỏng hóc." Steve Giddings, giáo sư vật lý tại đại học Santa Barbara, California cho biết như vậy. "Ðây quả là một thử thách thực sự đòi hỏi những tài năng trí tuệ xuất chúng, và sự phối hợp nhịp nhàng để làm cho nó vận hành."

Judith Jackson, người phát ngôn của phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia Fermi tại Batavia, Ill. cũng đồng ý với nhận xét trên: "Chúng ta biết sự cực kỳ phức tạp phi thường như thế nào để làm cho những máy móc này vận hành. Chưa từng có ai làm nổi những máy móc này trước đây, vì vậy trong quá trình làm cho nó vận hành không tránh khỏi những hỏng hóc."

Phòng thí nghiệm Fermi là nơi đã chế tạo ra máy gia tốc Tevatron dùng để va chạm các hạt tổ hợp Proton và Phản Proton trong một vòng đai đường hầm ngầm dài 4 dặm, cho phép các nhà vật lý nghiên cứu các hạt hạ nguyên tử. Jackson cho biết việc bộ biến thế bị hỏng là chuyện thường xẩy ra, không có gì là nguy hiểm cả, nếu nó bị hư thì người ta sửa chữa, chậm đi một chút nhưng rồi sẽ tiếp tục bình thường.


Hình nhìn ngang 2 tia kim loại vàng va chạm nhau trong máy gia tốc - va chạm hạt nhân. Ảnh: Brookhaven National Laboratory

Hệ thống máy gia tốc - va chạm hạt nhân LHC khổng lồ được chế tạo để va chạm các hạt tổ hợp Proton trong các chùm tia khiến chúng vỡ ra, từ đó khám phá ra khởi nguyên tạo thành vật chất và vũ trụ.

Sau khi nó bắt đầu vận hành vào ngày 10 tháng 9/2008, các nhà khoa học đã cho bắn ra một tia các hạt tổ hợp Proton theo vòng tròn đường hầm và hướng thuận chiều kim đồng hồ với tốc độ của ánh sáng. Sau đó họ tắt máy rồi quay qua bắn một tia ngược lại theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.

CERN cho biết là họ đã tạo ra vài trăm quỹ đạo.

Vào buổi tối ngày 11 tháng 9/2008, các nhà khoa học đã thành công trong việc kiểm soát tia ngược chiều kim đồng hồ với các thiết bị để giữ các hạt proton trong chùm tia bó chặt lại, để sẽ phải cần đến trong tiến trình va chạm, nhưng rồi bộ biến thế bị hỏng và toàn hệ thống ngưng hoạt động. Vào lúc đó tia thuận chiều kim đồng hồ chưa được bắn ra. Bây giờ thì bộ biến thế hỏng đã được thay thế và hệ thống đã được làm lạnh trở lại, các nhà khoa học hy vọng sẽ sớm bó chặt chùm tia thuận chiều kim đồng hồ và chuẩn bị các thí nghiệm trong những tuần tới.

Trước khi sự trục trặc xẩy ra, các nhà khoa học cho biết là phải cần đến vài tuần trước khi những vụ va chạm quan trọng được thực hiện.

Lê Tự Do dịch

Phí tổn của hệ thống máy gia tốc Cern lên đến 5 tỉ bảng Anh
Click vào trên hình để phóng lớn

Thí nghiệm 'Big Bang' tiến hành tốt
Source: AP, BBC Vietnamese

Các nhà khoa học hài lòng với việc khởi sự thí nghiệm khổng lồ tìm cách tạo lại những điều kiện vật lý ngay sau vụ nổ lớn trong vũ trụ (Big Bang).

Một tia các hạt proton được bắn vào đường hầm dài 27km chứa bộ phận chính của cuộc thí nghiệm là máy gia tốc khổng lồ LHC (Large Hadron Collider).

Người ta đã tốn 5 tỉ bảng Anh để thiết kế cỗ máy LHC, nơi các hạt sẽ va vào nhau với một lực cực kỳ lớn.

Các nhà khoa học hy vọng cuộc thí nghiệm sẽ giải đáp được những câu hỏi nền tảng trong vật lý học.

Tia hạt proton đầu tiên đi hết một vòng đường hầm nằm dưới mặt đất ở biên giới Pháp và Thụy Sĩ vào lúc 0830 GMT, sáng nay thứ Tư.

Chậm mất 2 năm

Cơ quan điều hành LHC là Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Âu châu, hay còn được biết đến với tên tắt bằng tiếng Pháp là Cern.

Đường hầm vòng cung có chứa hơn 1.000 nam châm khổng lồ để hướng tia hạt proton đi suốt chiều dài 27km, với tốc độ 11.000 vòng/giây, tức gần bằng tốc độ ánh sáng.

Tia thứ nhất được bắn đi hôm nay đáng lý được thực hiện cách đây 2 năm nhưng chương trình bị trì hoãn.

Tiếp theo các nhà khoa học sẽ bắn tia hạt thứ nhì vào đường hầm và để cho hai tia va vào nhau tại những điểm nhất định có gắn máy đo đạc để xem điều gì xảy ra.

Các nhà nghiên cứu hy vọng những hạt hạ nguyên tử (sub-atomic) sẽ xuất hiện, mở ra cánh cửa hiểu biết mới về vũ trụ.

Khối lượng là gì?


Hệ thống nam châm được làm nguôi bằng helium lỏng

Dr Tara Shears, một nhà vật lý hạt tử thuộc University of Liverpool nói: ''Chúng ta sẽ nhìn sâu vào vật chất hơn bao giờ hết''.

"Chúng ta sẽ biết vũ trụ có gì ở 1/1.000.000 của 1 giây ngay sau Big Bang và đó là điều thật kỳ diệu''.

Các nhà khoa học tin rằng thí nghiệm LHC sẽ trả lời một câu hỏi đơn giản: Khối lượng là gì?

Hiện tại lý thuyết được chấp nhận liên quan đến hạt Higgs (boson) hay còn được gọi là ''Hạt Thượng Đế''.

Theo lý thuyết này, các hạt có được khối lượng nhờ tương tác với một môi trường có chứa hạt Higgs.

Quan sát trên vũ trụ cho thấy những vật chất thông thường như giải thiên hà, khí, ngôi sao và hành tinh chỉ chiếm có 4% của vũ trụ.

Phần còn lại là vật chất đen (23%) và năng lượng đen (73%). Các nhà vật lý học tin rằng LHC có thể hé mở cánh cửa vào những khoảng đen này.

Nhưng giáo sư Jim Virdee, một nhà vật lý hạt tử thuộc Imperial College London nói: "Thiên nhiên có thể gây ngạc nhiên và chúng ta phải sẵn sàng đón nhận bất kỳ cái gì đến với chúng ta.''

Tài liệu đọc thêm bằng tiếng Anh:

Atom-smasher test a success.
The $3.8 billion Large Hadron Collider completes its first major test. Biggest physics experiment ever.

LARGEST PARTICLE COLLIDER CONDUCTS SUCCESSFUL TEST
By ALEXANDER G. HIGGINS, Associated Press Writer

http://news.yahoo.com/s/ap/20080910/ap_on_sc/big_bang

GENEVA - The world's largest particle collider successfully completed its first major test by firing a beam of protons around a 17-mile underground ring Wednesday in what scientists hope is the next great step to understanding the makeup of the universe.

After a series of trial runs, two white dots flashed on a computer screen at 10:36 a.m. indicating that the protons had traveled the full length of the $3.8 billion Large Hadron Collider.

"There it is," project leader Lyn Evans said when the beam completed its lap.

Champagne corks popped in labs as far away as Chicago, where contributing scientists watched the proceedings by satellite. Physicists around the world now have much greater power than ever before to smash the components of atoms together in attempts to see how they are made.

"Well done everybody," said Robert Aymar, director-general of the European Organization for Nuclear Research, to cheers from the assembled scientists in the collider's control room at the Swiss-French border.



The organization, known by its French acronym CERN, began firing the protons — a type of subatomic particle — around the tunnel in stages less than an hour earlier.

Now that the beam has been successfully tested in clockwise direction, CERN plans to send it counterclockwise. Eventually two beams will be fired in opposite directions with the aim of recreating conditions a split second after the big bang, which scientists theorize was the massive explosion that created the universe.

The start of the collider — described as the biggest physics experiment in history — comes over the objections of some skeptics who fear the collision of protons could eventually imperil the earth.

The skeptics theorized that a byproduct of the collisions could be micro black holes, subatomic versions of collapsed stars whose gravity is so strong they can suck in planets and other stars.

"It's nonsense," said James Gillies, chief spokesman for CERN, before Wednesday's start.

CERN is backed by leading scientists like Britain's Stephen Hawking in dismissing the fears and declaring the experiments to be absolutely safe.

Gillies told the AP that the most dangerous thing that could happen would be if a beam at full power were to go out of control, and that would only damage the accelerator itself and burrow into the rock around the tunnel.

Nothing of the sort occurred Wednesday, though accelerator is still probably a year away from full power.

"On Wednesday we start small," said Gillies. "A really good result would be to have the other beam going around, too, because once you've got a beam around once in both directions you know that there is no show-stopper."

The project organized by the 20 European member nations of CERN has attracted researchers from 80 nations. Some 1,200 are from the United States, an observer country which contributed US$531 million. Japan, another observer, also is a major contributor.

The collider is designed to push the proton beam close to the speed of light, whizzing 11,000 times a second around the tunnel.

Smaller colliders have been used for decades to study the makeup of the atom. Less than 100 years ago scientists thought protons and neutrons were the smallest components of an atom's nucleus, but in stages since then experiments have shown they were made of still smaller quarks and gluons and that there were other forces and particles.

The CERN experiments could reveal more about "dark matter," antimatter and possibly hidden dimensions of space and time. It could also find evidence of the hypothetical particle — the Higgs boson — believed to give mass to all other particles, and thus to matter that makes up the universe.

Some scientists have been waiting for 20 years to use the LHC.

_____________

On the Net:

CERN: http://www.cern.ch

The U.S. at the LHC: http://www.uslhc.us/

Large Hadron Rap http://www.youtube.com/watch?vf6aU-wFSqt0

SO WHAT THE HECK IS A HADRON?
By Steve Connor - The Independent Science
Wednesday, 10 September 2008

Professor Peter Higgs inside the Large Hadron Collider tunnel at the European Centre for Nuclear Research near Geneva.

Who is behind today's experiment?
http://www.independent.co.uk/news/science/so-what-the-heck-is-a-hadron-924346.html

This is probably the biggest international collaboration outside of the United Nations. It has involved something like 10,000 scientists and engineers from 500 research institutes in 80 countries. The building of the Large Hadron Collider (LHC) has been co-ordinated by the European Organisation for Nuclear Research (Cern) in Geneva, which carries out studies into particle physics on behalf of the 20 nations that fund it. Cern has already built several particle colliders, or "atom smashers", which have produced fundamental discoveries in physics leading to several Nobel prizes.

How safe is it?

The risks of anything going disastrously wrong are so small as to be insignificant. Reports referring to the "infinitesimally small" risk of the LHC creating a giant black hole have been universally ridiculed by the experts involved in the project – and many more who are not involved.

Why is it happening this week?

Today, at about 8.30am British time, scientists will attempt to introduce a beam of protons – the nuclei of hydrogen atoms – into the 27km circular tunnel that forms the backbone of the LHC experiment. The aim ultimately is to get two proton beams circulating at 99.9999991 per cent of the speed of light, but in opposite directions, so that they can both collide into each other.

However, all that will be attempted today will be to get one beam into the tunnel to complete one full circuit. The switch on, therefore, is largely symbolic. Within the next few days, though, the second beam will be put into the machine, but scientists are not expecting any collisions between the beams for several more weeks. It could be some time before the beams are powered up to the very high energy levels needed for meaningful collisions to take place.

What are they hoping to discover?

Many things. Essentially they are trying to find out what else matter is made of – the sub-atomic particles that have yet to be found – and how it is all stuck together. Ultimately, there is the hope of unifying all the fundamental forces of nature into a single "theory of everything" that can explain everything from the strong, short-acting forces holding an atomic nucleus together to the relatively weak, long-range forces acting between planets and galaxies – otherwise known as gravity. One early discovery may be to find the Higgs boson, a fundamental particle that has never been detected.

What's a Higgs particle?

These sub-atomic particles were first proposed by Professor Peter Higgs of the University of Edinburgh in the 1960s. In theory, they could explain why gravity behaves in the way it does – by exerting an effect on matter. The so-called "Higgs field" is filled with these particles and when matter passes through this field they experience mass. So if the LHC discovered Higgs particles, it would go a long way to explaining the force of gravity.



Why does the LHC have to be 27KM long?

It needn't be 27km long. This was the tunnel that was already there at Cern from a previous particle collider known as the LEP (Large Electron-Positron Collider). Because scientists decided to "recycle" the tunnel, they were stuck with a length of 27km. The important thing was to have a tunnel long enough for the protons to be accelerated to high-enough energy levels, and big enough to house the large machines that make up the four experiments that form the LHC. For that, engineers had to cut out huge underground caverns to contain the four experiments.

How much has it all cost?

The ballpark figure is £5bn (Sfr10bn). It has come mostly from international subscriptions to Cern, with the UK's Science and Technology Facilities Council paying about £500m over the decade or so that it took to build the LHC. CERN's 20 member states have contributed the bulk of the cost, with the remainder coming from collaborating institutes around the world.

What's a hadron?

Hadrons are types of sub-atomic particle. Protons are hadrons.

What is dark matter?

This is the 95 per cent of the Universe that cannot be seen by conventional scientific instruments. We know it's there from the gravitational influence it exerts, but we don't really know what it's made of. However, the LHC could discover sub-atomic particles that might explain dark matter. One hot contender is super-symmetry particles that are mirror images of the particles we know about, but which have never been detected.

UC SANTA BARBARA HAS KEY ROLE IN LARGE HADRON COLLIDER PROJECT

Caption: UCSB's Joseph Incandela inside the massive Large Hadron Collider in Switzerland. And an illustration of the Compact Muon Solenoid, one of the experiments at the Large Hadron Collider in Switzerland - Credit: UCSB

ScienceDaily (Sep. 10, 2008) — Earlier today, some 300 feet below the Earth's surface, in a circular tunnel so extensive that it travels from Switzerland into France and back again, scientists at the Large Hadron Collider (LHC) at the European Organization for Nuclear Research (CERN) in Geneva fired the first beams of protons that they hope will eventually produce history-making science.

A contingent of more than 40 faculty members, graduate students, postdoctoral researchers, engineers, technicians, and undergraduates from UC Santa Barbara have worked for eight years to help construct the experimental apparatus. The UCSB group is part of an international effort that is now embarking on a 15-year quest to try to answer fundamental questions about the universe.

The startup of the LHC marked a milestone for the UCSB particle physics program. The group has played a key role in constructing one of four major experiments now in place — the Compact Muon Solenoid (CMS), a complex array of instruments for detecting subatomic particles. The device weighs more than 12,000 tons and is as tall as a four-story building.

UCSB's team is led by four members of its experimental high-energy physics faculty. Professor Joseph Incandela has been in Switzerland for the past year, shepherding the CMS experiment as deputy physics coordinator. Shuttling back and forth between Santa Barbara and Switzerland have been professors Claudio Campagnari, Jeffrey Richman, and David Stuart. The faculty members are unanimous in their praise for CERN's monumental effort in building the LHC, the world's largest particle accelerator.

"This is frontier science on a grand international scale," says Michael Witherell, vice chancellor for research at UCSB, of the university's role in the LHC. "It is remarkable how many important contributions our faculty and students have already made to this historic experiment."

UCSB's initial role in the CMS experiment was to build part of the particle tracking system, which measures the paths of particles produced in the proton-proton collisions.

By combining the information from all parts of the CMS detector, scientists can reconstruct an electronic image of what happens in each collision.

According to Incandela, UCSB delivered 2.5 million channels of particle detectors, which were meticulously constructed in cleanrooms in the university's physics department. The detectors were of "extremely high quality," Incandela says, noting a failure rate of only 0.02 percent. "Our group then helped assemble and test the detectors at CERN."

CMS is a huge project involving thousands of scientists from all over the world. Many U.S. universities have contributed time and staff to CMS and other LHC experiments. UCSB scientists and other staff members say they are proud to have played a leading role in the construction of the detector's tracking system. One-third of this enormous system was assembled and tested at UCSB. The high-energy physics faculty members say that the contributions of many UCSB students and staff over the past eight years were essential. "I think it's pretty extraordinary what the group has done," says Richman.

"This is a fantastic educational opportunity for our students," Richman says. Now that construction of the detector is complete, the focus of the UCSB group has shifted to preparations for analyzing the vast quantity of data that will start to pour out of the detector in a few months. Eventually, about 1 billion collisions per second will be electronically imaged by the detector. Of these, several hundred images per second will be recorded for detailed study.

The UCSB group is funded primarily by the U.S. Department of Energy, with additional support from the National Science Foundation. "The university helps us in many ways, but the main funding for the group's operations is provided by the Department of Energy's Office of Science," Richman says. "They have treated us extremely well and we appreciate it."

Until now, the world's biggest accelerator has been at Fermi National Accelerator Laboratory, also known as Fermilab, near Chicago, Ill. Witherell was director of Fermilab from 1999 to 2005, when he returned to lead UCSB's research administration. He has strong ties to the CMS experiment. "I spent my life doing particle physics research, and I am anticipating great discoveries from CMS," Witherell says.

The turning on of the LHC represents the start of a scientific program that will address some of the most pressing questions in particle physics and cosmology. The UCSB group has formed several teams to analyze the mountain of data that will be generated.

"CMS is a powerful and versatile detector, which can be used to perform many different experiments," Stuart explains. Noting that high-energy collisions can create sub-atomic particles from energy, Stuart adds, "If we are lucky, we may discover particles that would explain the dark matter inferred by astrophysicists from observations of galactic motions. This would be really exciting."

Particle physicists have been searching for a deep understanding of matter and energy, including an explanation for the origin of mass, which could be found if physicists are able to discover the so-called "Higgs boson,'' the particle that causes other particles to have mass. Other theorists have speculated that the LHC could even reveal new spatial dimensions with properties vastly different from those with which we are familiar.

With so many possibilities for discovery, the anticipation for the startup of this program has been enormous. "It's great that the machine has turned on," Campagnari says. "I don't think we're going to turn it on in September and make discoveries in October. But discoveries could start coming soon and could happen over many years."

"This is a historic undertaking, and it is great to be part of it," Incandela says. "We are working with some of the top particle physicists of our era to prepare for what we might see. The range of possibilities is broad, but the most incredible aspect of this program is that whatever we see will be very important to our understanding of the basic forces of nature."

Adapted from materials provided by University of California - Santa Barbara.

10 điều bí ẩn nhất trong hệ Mặt trời
Source: Universetoday, Dân trí

Trong hành trình chinh phục vũ trụ bao la, con người đã khám phá ra không biết bao điều mới mẻ, thế nhưng, bên cạnh đó vẫn còn vô vàn những ẩn số đến nay vẫn chưa có lời giải. Dưới đây là 10 điều bí ẩn nhất trong hệ Mặt trời.

1. Nhiệt độ tại các cực của Mặt trời không bằng nhau

Tại sao cực Nam của Mặt trời lạnh hơn cực Bắc?

Tàu không gian Ulysses, con tàu đầu tiên nghiên cứu về Mặt trời không chỉ từ mặt phẳng đường hoàng đạo (xích đạo), mà còn từ các cực của Mặt trời, được phóng thành công vào vũ trụ năm 1990. Con tàu này đã làm việc hơn 17 năm và đã truyền tải về trái đất các thông tin giá trị về Mặt trời như: gió của Mặt trời và về các Cực.


Dữ liệu gửi về từ tàu Ulysses

Trong số các kết quả nghiên cứu được, người ta phát hiện ra một hiện tượng khá thú vị đó là cực Nam của Mặt trời lạnh hơn cực Bắc. Nhiệt độ tại cực Nam của Mặt trời là khoảng 80.000ºF (tương đương với 44.000ºC), lạnh hơn 8% so với tại cực Bắc. Với sự trợ giúp của máy quang phổ SWICS gắn trên tàu, các nhà khoa học tiến hành phân tích các thành phần tạo nên gió của Mặt trời và khám phá ra rằng, chính việc tập trung hàm lượng ion oxi О6+ và О7+ một cách tương đối đã gián tiếp tạo nên nhiệt độ của khí, và vị trí 300 triệu km so với Mặt trời được xem là khoảng cách an toàn đối với tàu Ulysses.

Ngạc nhiên hơn, sự khác nhau về nhiệt độ tại các cực lại không phụ thuộc vào từ trường của Mặt trời (thậm chí, trong chu kỳ 11 năm của Mặt trời, sự khác biệt giữa các cực của nó vẫn không thay đổi). Các nhà vật lý học cho biết, cơ cấu của “bầu khí quyển” trên các cực của Mặt trời là khác nhau, tuy nhiên vấn đề này vẫn đang được khám phá.

2. Bí mật của sao Hỏa (Mars)

Tại sao bán cầu Bắc và bán cầu Nam của sao Hỏa lại khác nhau nhiều đến vậy?


Cho đến nay, sao Hỏa vẫn tồn tại nhiều điều bí ẩn đối với con người

Trên bề mặt bán cầu Nam của sao Hoả các miệng núi lửa mọc lên san sát, thế nhưng ở bán cầu Bắc chỉ thấy lác đác một vài miệng núi lửa và phần lớn là các bình nguyên núi lửa rộng lớn.

Nhiều giả thuyết đã được đưa ra nhằm lý giải cho hiện tượng kỳ lạ này, trong đó, có giả thuyết cho rằng, sở dĩ có sự khác biệt lớn đến vậy tại các bán cầu trên sao Hỏa là do vụ va chạm giữa sao Hỏa với một tiểu hành tinh có kích thước sao Diêm Vương. Thế nhưng, giả thuyết khác lại giải thích rằng, trong giai đoạn địa chất ban đầu, các mảng thạch quyển (lớp vỏ cứng ngoài cùng nhất của các hành tinh có đất đá) đã vô tình “gặp nhau” tại một bán cầu và sau đó “dính vào nhau” tại cùng một vị trí. Cho đến nay, các cuộc tranh luận để tìm ra câu trả lời thuyết phục nhất giữa các nhà khoa học vẫn chưa ngã ngũ.

Có hay không một lời nguyền trên sao Hỏa?

Có một điều gì đó bất thường đã xảy ra không cho bất kỳ con tàu vũ trụ nào tiếp cận sao Hỏa. Thống kê cho thấy, gần 2/3 các con tàu vũ trụ đã biến mất khi đến gần hành tinh này. Các tên lửa của Nga đưa tàu vũ trụ lên sao Hỏa cũng đều bị thất bại. Các vệ tinh của Mỹ đều bị hỏng khi mới đi được một nửa chặng đường. Các thiết bị phóng của Anh sau khi đáp xuống sao Hỏa đều mất tín hiệu liên lạc với Trái đất. Một bóng đen bí ẩn đã bao trùm lên toàn bộ những nỗ lực tiếp cận sao Hỏa của loài người. Nhiều người tin rằng, hành tinh này được bảo vệ bằng một lời nguyền độc đoán. Tuy nhiên, điều đó có lẽ chỉ là sự thêu dệt của con người, cũng có thể, may mắn vẫn chưa mỉm cười với chúng ta trong hành trình đi tìm sự sống mới.

3. Những hiện tượng kỳ lạ ở Tunguska, Sibiri (Nga)

Điều gì đã diễn ra gần sông Tunguska?


Quả cầu lửa hủy diệt từ vũ trụ ở Tunguska, Sibiri (Nga)

Vào khoảng 7h00 sáng (giờ địa phương) ngày 30/6/1908, một quả cầu lửa khổng lồ lao đi vun vút trên bầu trời phía Đông Sibiri giữa vùng Lena và Podkamena Tuguska, từ phía Đông nam đến Tây Bắc.

Quả cầu lửa sáng đến nỗi, ánh sáng chói lòa của nó có thể nhìn thấy từ cách xa hàng trăm dặm. Chỉ một vài giây sau đó, sức nóng nhanh chóng lan tỏa trong phạm vi gần 40 km và thiêu trụi mọi thứ trong khu vực: động, thực vật và cả con người. Một khu vực rộng 2150 km2 với 80 triệu loài cây đã bị phá hủy hoàn toàn. Quả cầu lửa bí ẩn từ vũ trụ đã biến khu vực có thảm thực vật phong phú và các loài động vật quý hiếm của rừng Taiga bỗng chốc trở thành một nghĩa địa chết chóc. Thảm họa từ trên trời rơi xuống này, đến nay vẫn là nỗi kinh hoàng của loài người.

Khi đi tìm câu trả lời cho bí ẩn này, các nhà khoa học thấy rằng không hề có bất kỳ một ngọn núi lửa nào được hình thành quanh khu vực Tunguska, nơi thảm họa xảy ra. Vậy quả cầu lửa đó từ đâu ra, phải chăng nó thực sự xuất hiện từ ngoài vũ trụ?

Một số nhà khoa học cho rằng, vụ nổ xảy ra là do sự kích nổ từ khí thiên nhiên có trong thiên thạch đang bay trong khí quyển, một số khác lại đưa ra giả thuyết lạ lùng về một vụ nổ UFO.

4. Độ nghiêng của sao Thiên vương

Tại sao sao Thiên Vương lại nằm nghiêng?


Sao Thiên vương có độ nghiêng 97,86º

Nếu các hành tinh khác có thể ví von như những con quay, thì sao Thiên Vương lại giống một hình cầu đang lăn. Độ nghiêng trục quay của nó lên đến 97,86º. Chính điều này khiến sao Thiên Vương khác hoàn toàn so với các hành tinh còn lại của hệ Mặt trời. Thật thú vị khi một cực của nó sẽ nằm trong bóng tối suốt 42 năm và cực còn lại thì sẽ được Mặt trời chiếu sáng ròng rã 42 năm.

Được biết, hầu hết tất cả các hành tinh đều xoay ngược chiều kim đồng hồ (nếu nhìn từ phía cực Bắc của trái đất), ngoại trừ sao Kim quay theo chiều kim đồng hồ. Từ đây nảy sinh một giả thuyết cho rằng, sở dĩ sao Kim quay ngược chiều so với các hành tinh khác do nó đã va chạm với một hành tinh khác trong vũ trụ. Nhiều khả năng, vụ va chạm đó đã xảy ra với sao Thiên Vương?

5. Khí quyển trên Titan

Tại sao trên Titan lại có khí quyển?


95% thành phần có trong khí quyển của Titan là Nitơ

Titan là một trong 34 vệ tinh (mặt trăng) của sao Thổ và là hành tinh vệ tinh lớn thứ hai trong hệ Mặt trời (sau Ganymede, vệ tinh của sao Mộc). Ngoài ra, đây còn là hành tinh vệ tinh duy nhất trong hệ Mặt trời có khí quyển, và cũng là hành tinh vệ tinh duy nhất không thể quan sát trực tiếp bề mặt vì có mây che phủ. Hành tinh Titan rất giống trái đất, mặc dù có kích thước nhỏ hơn.

Titan rất giàu chất ni tơ giống như khí quyển trái đất. Trên mặt Titan rất lạnh, cảnh sắc gồ ghề. Nhiệt độ ở bề mặt là - 291ºF (-179ºC) còn nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận là - 333ºF (-202ºC). Điều đáng nói là, thành phần chính trong khí quyển của Titan nitơ với hàm lượng lên tới 95%. Câu hỏi được đặt ra, rằng từ đâu Titan có lượng khí nitơ lớn đến như vậy? Điều này cho đến nay vẫn là bí ẩn.

6. Tại sao bầu khí quyển xung quanh Mặt trời lại nóng hơn bề mặt của nó?

Đó là câu hỏi gây nhiều tranh cãi giữa các nhà vật lý học nhưng vẫn chưa đi đến hồi kết thúc trong suốt hơn 50 năm qua. Những quan sát ban đầu hào quang mặt trời bằng kính quang phổ đã tiết lộ: Không khí xung quanh mặt trời nóng hơn quyển sáng. Trên thực tế, sức nóng này ngang ngửa với nhiệt độ đo được ở tâm mặt trời.


Bầu khí quyển xung quanh Mặt trời có nhiệt độ lên tới gần 1 triệu độ C

Tại sao lại như vậy? Điều này được giải thích như sau: Nếu bạn bật một bóng đèn điện lên, không khí xung quanh bóng đèn đó không thể nóng hơn cái bóng đèn; bạn càng lại gần nguồn tỏa nhiệt, bạn càng cảm thấy nóng hơn, chứ không lạnh hơn. Quyển sáng của mặt trời có nhiệt độ khoảng 6.000ºK tương đương 5.726ºC, trong khi đó thể plasma phía trên quyển sáng hàng ngàn km có nhiệt độ 999.726ºC. Dường như mọi định luật vật lý đều bị phá vỡ.

Tuy nhiên, các nhà vật lý học nghiên cứu về mặt trời đang dần tìm ra nguyên nhân dẫn đến hiện tượng bí ẩn này. Nhờ có công nghệ và kỹ thuật quan sát hiện đại, bầu khí quyển xung quanh mặt trời sẽ sớm được giải đáp cặn kẽ trong một tương lai không xa. Một lý giải tạm thời cho hiện tượng nói trên đó là sự kết hợp của các hiệu ứng từ trong bầu khí quyển xung quanh mặt trời.

7. Bụi sao Chổi

Ở nhiệt độ cao, sao Chổi tạo thành bụi như thế nào?


Bụi sao Chổi hình thành từ đâu?

Sao Chổi là một tảng thiên thạch gần giống một tiểu hành tinh nhưng không cấu tạo nhiều từ đất đá, mà chủ yếu là băng, quay xung quanh Mặt trời thường theo một quỹ đạo hình elíp rất dẹt.

Quỹ đạo của sao chổi khác biệt so với các vật thể khác trong Hệ Mặt trời ở chỗ chúng không nằm gần mặt phẳng hoàng đạo mà phân bố ngẫu nhiên toàn không gian. Nhiều sao chổi có viễn điểm nằm ở vùng gọi là Đám mây Oort. Đây là nơi xuất phát của các sao chổi, một vùng hình vỏ cầu, gồm các vật chất để lại từ lúc Hệ Mặt trời mới bắt đầu hình thành. Vật chất ở đây nằm quá xa nên chịu rất ít lực hấp dẫn từ trung tâm, đã không rơi vào đĩa tiền Mặt trời, để trở thành Mặt trời và các hành tinh. Tại đây nhiệt độ cũng rất thấp khiến các chất như cácbonníc, mêtan và nước đều bị đóng băng. Thỉnh thoảng một vài va chạm hay nhiễu loạn quỹ đạo đưa một số mảnh vật chất bay vào trung tâm. Khi lại gần Mặt trời, nhiệt độ tăng làm vật chất của sao chổi bốc hơi và dưới áp suất của gió Mặt trời, tạo nên các đuôi bụi và đuôi khí, trông giống như tên gọi của chúng, có hình cái chổi.

Việc phân tích các mẫu vật vô giá của sao chổi Vild-2 thu được năm 2006 cho thấy, sao Chổi có nhiều thành phần phức tạp hơn so với dự đoán. Một khám phá mới gây bất ngờ đối với các nhà khoa học là việc phần lớn các các chất đều là các vật liệu lạnh từ vùng rìa của Hệ Mặt trời, nhưng tới gần 10% được hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao. Khó có thể biết được, 10% này có nguồn gốc từ đâu, nếu sao Chổi không đi vào khu vực bên trong của hệ Mặt trời.

8. Vành đai Kuiper

Vành đai Kuiper được hình thành như thế nào?


Vành đai Kuiper

Vành đai Kuiper là các vật thể của hệ Mặt trời nằm trải rộng từ phạm vi quỹ đạo của Hải Vương Tinh khoảng 30 AU (đơn vị thiên văn) tới 44 AU từ phía Mặt trời, quỹ đạo nằm gần với mặt phẳng hoàng đạo.

Vành đai Kuiper gồm những mảnh vỡ, giống với vành đai các tiểu hành tinh, nhưng được tạo thành chủ yếu từ băng và rộng lớn hơn, đồng thời nằm ở vị trí xa hơn khoảng giữa 30 AU và 50 AU từ Mặt trời, tức là bắt đầu từ Sao Hải Vương trở ra. Vùng này được cho là nơi khởi nguồn của những sao chổi ngắn hạn, như sao chổi Halley.

Vành đai Kuiper có một khoảng trống rất rõ ràng. Ở khoảng cách 49 AU đến Mặt trời, số lượng các vật thể được quan sát thấy giảm sút rõ rết, tạo nên “Vách đá Kuiper” và hiện vẫn chưa biết nguyên nhân của nó. Một số người cho rằng một thứ gì đó phải tồn tại ở phía ngoài vành đai và đủ lớn tới mức quét sạch mọi mảnh vỡ còn lại, có lẽ lớn như Trái Đất hay Sao Hoả. Tuy nhiên, quan điểm này vẫn còn gây tranh cãi.

Lý giải cho điều này, có giả thuyết cho rằng, một thiên thạch rất lớn có kích thước gần bằng Trái đất hoặc sao Hoả đã bay vào vùng vành đai Kuiper rồi “va chạm” với tất cả các hành tinh đang đứng ở đó. Cho đến nay, giả thuyết này vẫn tỏ ra thiếu thuyết phục vì không có bằng chứng cụ thể. Câu hỏi về sự tồn tại của vành đai Kuiper vẫn còn nằm trong bóng tối.

9. Sự bất thường của chương trình “Pioneer”

Tại sao tàu vũ trụ Pioneer đi lệch khỏi hành trình?


Tàu thám hiểm Pioneer 10

Tàu vũ trụ “Pioneer-10” và “Pioneer-11” được coi là hai trong số các con tàu vũ trụ nổi tiếng nhất thế giới. Được phóng vào năm 1972, Pioneer 10 là tàu vũ trụ đầu tiên lên đường khám phá vùng ngoài của vũ trụ, và cũng là con tàu đầu tiên vượt qua vành đai tiểu hành tinh quanh Mặt trời.

Tuy nhiên, trong cả hai lần phóng, các nhà khoa học đều nhận thấy một hiện tượng kỳ lạ: Pioneer-10 và Pioneer-11 đều đi lệch so với hành trình. Việc đi lệch này không quá lớn so với cách tính của thiên văn (gần 368 nghìn km sau khi thực hiện hành trình khoảng 10 triệu km). Trong lần đầu tiên và lần thứ hai chũng đều bay lệch giống nhau. Các nhà khoa học đã thật sự gặp khó khăn khi đưa ra lời giải thích cho vấn đề này.

10. Đám mây Oort

Có hay không sự tồn tại đám mây Oort?


Đám mây Oort

Đám mây Oort được hiểu là một đám mây bụi khí, sao chổi và vẩn thạch khổng lồ, có tên chính xác là Đám mây tinh vân Oort, bao quanh Hệ Mặt trời với đường kính 1 năm ánh sáng. Nó gồm có hai phần: đám mây phía trong và đám mây phía ngoài cách Mặt trời khoảng 30.000 đến 50.000 AU. Theo giả thuyết, các sao chổi được hình thành tại đây, và 50% số sao chổi trong Hệ Mặt trời được tạo thành từ đám mây phía trong.

Mặc dù sự tồn tại của đám mây Oort vẫn chưa được khẳng định, thế nhưng có rất nhiều sự kiện gián tiếp chỉ ra sự có mặt của nó trong hệ Mặt trời.

Anh Nguyễn

Mỗi tuần có đề tài khác nhau về công nghệ hiện đại do các nhà khoa học Nhật Bản phát triển.

Mục này sẽ được lưu giữ thường xuyên trên Blog LIVE để quý vị và các bạn có thể theo dõi những câu chuyện khoa học mới nhất hàng tuần.