« THE PICKENS PLAN: TO GET AMERICA OFF FOREIGN OIL DEPENDENCEBỘ BIẾN THẾ BỊ HỎNG KHIẾN MÁY PHÁ HỦY NGUYÊN TỬ LỚN NHẤT THẾ GIỚI PHẢI NGỪNG HOẠT ÐỘNG »

CÂU HỎI VÀ TRẢ LỜI VỀ NHỮNG TRỤC TRẶC ÐANG XẨY RA VỚI HỆ THỐNG MÁY GIA TỐC - VA CHẠM HẠT NHÂN (LARGE HADRON COLLIDER) LỚN NHẤT THẾ GIỚI

PHẢI CHĂNG NGÀY TẬN THẾ SẮP ÐẾN?

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

Việc hệ thống Máy Gia tốc - Va chạm Hạt nhân (Large Hadron Collider - LHC) lớn nhất thế giới đặt ngầm dưới biên giới Pháp-Thụy Sĩ đang bị hỏng sẽ làm chậm lại tiến trình tìm hiểu bản chất của vũ trụ và vật chất mà các nhà khoa học đang theo đuổi.

Sau đây là một số câu hỏi và trả lời về hệ thống LHC này, chuyện gì đã xẩy ra cho nó, và điều gì nó có thể phát hiện sau khi được sửa chữa và vận hành trở lại.

HỎI: Máy Gia tốc-Va chạm Hạt nhân Khổng lồ (Large Hadron Collider - gọi tắt là LHC) là cái gì?

TRẢ LỜI: Nó là máy gia tốc hạt nhân lớn và mạnh nhất trên thế giới được chế tạo từ trước đến nay. Nó được chôn trong một đường hầm ngầm dài 17 dặm ( 27 cây số ). Nó bắn ra các chùm tia tổ hợp Hadron - như Proton và Neutron từ nhân của một nguyên tử - qua 2 ống có kích cỡ bằng ống xịt nước chữa lửa. Bên trong ống được giữ gần như trong điều kiện chân không tuyệt đối, với nhiệt độ lạnh hơn nhiệt độ ngoài không gian tức gần zéro độ Kelvin - trừ đi 459.67 Fahrenheit - nhiệt độ vận hành hiệu quả nhất ( theo tuyên bố của CERN ).

HỎI: Máy gia tốc - va chạm hạt nhân này hoạt động như thế nào?

TRẢ LỜI: Máy LHC này bắn ra chùm tia Proton qua các ống nói trên, một theo chiều thuận kim đồng hồ, một theo chiều nghịch kim đồng hồ. Các tia này di chuyển với tốc độ gần với tốc độ ánh sáng - khoảng 300.000 cây số/giây (hơn 180.000 dặm/giây). Có nghĩa là các tia này sẽ phóng vụt qua xung quanh đường hầm khoảng 11.000 lần trong một giây. Những bộ nam châm siêu hàn (làm cực lạnh) sẽ gom các Proton lại và điều khiển hướng của chúng đến khi chúng va chạm bên trong những máy phát hiện - dò tìm hạt nhân khổng lồ tại 4 giao điểm bên trong đường hầm.

HỎI: Khi nào thì máy LHC này bắt đầu hoạt động?

TRẢ LỜI: Hệ thống máy LHC đã khởi sự hoạt động vào ngày 10 tháng 9/2008, nhưng vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm ít nhất là vài tuần lễ trước khi các thí nghiệm va chạm hạt tiến hành thực sư. Các nhà vật lý học đã thành công trong việc bắn ra hàng trăm quỹ đạo của các chùm tia Proton trong cả hai hướng thuận và nghịch chiều kim đồng hồ trong các đường ống trong 36 tiếng đồng hồ tiếp theo sau lúc khởi động.

HỎI: Trục trặc gì đã xẩy ra sau đó?

TRẢ LỜI: Nhiệt độ của một trong tám khu vực bắt đầu gia tăng từ từ. Các chuyên viên thẩm định rằng một bộ biến thế lớn đảm trách một phần chức năng làm lạnh trong khu vực này đã bị hỏng, và đã được thay thế tuần rồi. Sau đó hệ thống đã được làm lạnh trở lại.

HỎI: Tại sao họ nghĩ rằng bây giờ sự trục trặc là tệ hại hơn?

TRẢ LỜI: Sau khi làm lạnh trở lại, vẫn còn vấn đề trục trặc, vì vậy các chuyên viên đã vào đường hầm để thanh sát và dường như họ đã phát hiện khuyết điểm trong việc kết nối mạch điện giữa 2 bộ nam châm, dẫn đến việc rò rỉ dung dịch siêu hàn helium.

HỎI: Những hỏng hóc như vậy có phải là điều bất thường?

TRẢ LỜI: Không, những trục trặc đó có thể xẩy ra ở bất cứ máy gia tốc (accelerator) hay máy va chạm (collider) nào, và họ đã dự đoán là nó sẽ xẩy ra với hệ thống LHC này, là thứ máy móc phức tạp nhất từ trước đến nay. Tuy nhiên, các sự hư hại trong hệ thống LHC rất khó sửa chữa vì nó vận hành trong điều kiện nhiệt độ cực kỳ thấp, thời gian đòi hỏi được làm ấm trở lại là vài tuần lễ trước khi xúc tiến việc sửa chữa.

HỎI: Ai đã tạo dựng máy gia tốc - va chạm này và tốn hết bao nhiêu tiền?

TRẢ LỜI: Dự án được thai nghén vào năm 1984 do các nhà khoa học của Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu gọi tắt là CERN đề ra. 20 quốc gia hội viên của tổ chức cùng với các quốc gia với tư cách quan sát viên như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Canada, Nga và Ấn Ðộ đã chi ra 10 tỷ USD.


Hạt Higgs boson xuất hiện trong vụ va chạm xẩy ra trong máy phát hiện - dò tìm ( CMS detector)

HỎI: Các máy phát hiện - dò tìm dùng để làm gì?

TRẢ LỜI: Khi các Proton va chạm nhau, các máy này sẽ dò tìm những bằng chứng về một chiều không gian khác ngoài 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian ( hay còn gọi là chiều không gian thứ tư ) mà chúng ta được biết. Các máy này cũng dò tìm các "vật chất tối" ("dark matter") mà người ta tin rằng nó cấu thành tới 70% vật chất trong vũ trụ, các "phản vật chất" phản ảnh của tất cả các vật chất hiện biết, và hạt Higgs hay còn gọi là Higgs boson của trường lượng tử giả thiết (trường Higgs) chịu trách nhiệm cung cấp khối lượng cho các phân tử. Tất cả đều chỉ là trong lý thuyết, chưa được xác nhận.


Lắp ráp CMS detector

HỎI: Một phần của thí nghiệm sẽ là "Big Bang" (Vụ Nổ Lớn - Vụ Nổ Sáng Thế - Vụ Nổ Thiên hà...), vậy nó như thế nào?

TRẢ LỜI: Một trong các máy phát hiện - dò tìm hạt nhân sẽ cho các ion chì nặng (Pb) va chạm với nhau theo điều kiện giống như ngay sau khi vụ nổ "Big Bang" diễn ra mà theo lý thuyết người ta cho là khởi sinh của vũ trụ vào khoảng 13.7 tỷ năm trước. Các nhà khoa học hy vọng rằng qua thí nghiệm "Big Bang" bỏ túi này họ sẽ hiểu được vật chất đã được tạo thành như thế nào.

HỎI: Như vậy thì thí nghiệm này có an toàn không?

TRẢ LỜI: Một số người chống đối lại việc xây dựng hệ thống máy gia tốc - va chạm hạt nhân LHC này vì họ sợ rằng nó có thể tạo thành những "Lỗ Ðen nhỏ" ("mini Black Holes") hoặc phóng ra những lượng năng lượng kinh khủng có thể hủy diệt hành tinh trái đất của chúng ta. Một số người cho rằng vì một tai biến bất thường nào đó đi ngoài tầm kiểm soát của CERN có thể gây nên thảm họa hạt nhân không thể lường trước trên trái đất. Một số nhà tôn giáo cho rằng máy LHC sẽ mở cửa cho Satan trở lại địa cầu vì LHC cũng giống như "Stargate" - Cổng Trời, Cổng Thiên hà - trong phim khoa học giả tưởng, và các "anti-matter" - "phản vật chất" - chính là cõi âm mà kẻ thống trị là Satan, và họ cũng tin rằng các hiện tượng hủy diệt địa cầu không hẳn sẽ xẩy ra ngay sau thí nghiệm của CERN mà có thể sẽ xẩy ra vài năm sau đó. Tuy nhiên CERN và các nhà khoa học vật lý hạt nhân hàng đầu cho biết là không có nguy hiểm như vậy.

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.

Permalink 09/25/08 04:48:38 am, by AI HUU NINH THUAN Email , 3281 words, Categories: Khoa học và ðời sống, Thiên văn và vũ trụ, Phát minh sáng chế, Thế giới ði về ðâu, Phát triển kỹ thuật, Liên kết blogs ,