Hạt ma neutrino là gì và vì sao gần 700 nhà khoa học toàn cầu cùng tập trung giải mã tại Giang Môn?

[Mr Bens]

Ở độ sâu 700 mét dưới lòng đất tại thành phố Giang Môn, tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc vừa chính thức khởi động Thí nghiệm Neutrino Giang Môn (JUNO) vào ngày 26 tháng 8 năm 2025. Đây là kết quả của hơn một thập kỷ nghiên cứu và xây dựng, trở thành cơ sở khoa học quy mô lớn đầu tiên trên thế giới tập trung vào neutrino.

Trọng tâm của thí nghiệm là quả cầu thủy tinh hữu cơ khổng lồ đường kính 35,4 mét, chứa 20.000 tấn chất lỏng phát quang, được bao bọc trong một hồ sâu 44 mét và nâng đỡ bởi lớp vỏ thép không gỉ đường kính 41,1 mét. Bên trong được lắp đặt 45.000 ống nhân quang điện với nhiều kích thước khác nhau, được gọi là “mắt vàng”, có khả năng phát hiện ánh sáng yếu ớt khi neutrino va chạm với chất lỏng phát quang.

Neutrino là hạt cơ bản cực nhẹ, nhỏ hơn một phần triệu khối lượng electron và gần như không tương tác với vật chất. Hàng tỷ neutrino xuyên qua cơ thể mỗi giây nhưng khó phát hiện, nên chúng được gọi là “hạt ma”.

Hành trình xây dựng kỳ tích khoa học​

Ý tưởng về JUNO được Viện Vật lý Năng lượng Cao thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đề xuất từ năm 2008. Đến năm 2013, dự án nhận được hỗ trợ từ Chương trình Nghiên cứu Ưu tiên Chiến lược và chính quyền tỉnh Quảng Đông. Năm 2015, quá trình đào hầm và xây dựng phòng thí nghiệm ngầm được khởi công, đến năm 2021 phòng thí nghiệm hoàn thiện, và cuối năm 2024 đã hoàn thành cấu trúc máy dò cùng khâu nạp 60.000 tấn nước siêu tinh khiết chỉ trong 45 ngày. Sau đó, 20.000 tấn chất lỏng phát quang được bơm chính xác đến từng milimet vào quả cầu thủy tinh.

Trong quá trình này, các nhà khoa học Trung Quốc đã làm chủ công nghệ chế tạo màng kim loại siêu mỏng trong ống nhân quang, vốn trước đây bị nước ngoài kiểm soát chặt chẽ. Bước đột phá này giúp chi phí sản xuất giảm hơn một nửa và tiết kiệm hàng trăm triệu nhân dân tệ (hàng trăm tỷ VNĐ), đồng thời thể hiện năng lực công nghệ của Trung Quốc.

Sứ mệnh khoa học và hợp tác quốc tế​

Mục tiêu quan trọng của JUNO là xác định thứ tự khối lượng của neutrino, một trong những câu hỏi lớn nhất của vật lý hạt. Kết quả sẽ mở ra manh mối về bản chất của vật chất và kiểm chứng Mô hình Chuẩn. Ngoài ra, JUNO còn nghiên cứu neutrino từ Mặt trời, siêu tân tinh, khí quyển Trái đất và chính hành tinh của chúng ta.

Thí nghiệm là dự án hợp tác quốc tế quy mô lớn, quy tụ gần 700 nhà khoa học từ 74 viện nghiên cứu của 17 quốc gia và khu vực. Cơ sở được thiết kế hoạt động trong 30 năm và có thể nâng cấp thành thí nghiệm phân rã beta kép không neutrino nhạy nhất thế giới, từ đó xác định khối lượng tuyệt đối của neutrino và kiểm tra xem chúng có phải là hạt Majorana hay không.

Giáo sư Vương Dật Phương, phát ngôn viên của dự án, nhận định việc bắt đầu thu thập dữ liệu là bước đột phá quan trọng, đánh dấu lần đầu tiên thế giới sở hữu và vận hành cơ sở nghiên cứu neutrino quy mô và chính xác đến vậy. (Sohu)