Tranh cãi quanh máy gia tốc hạt lớn và mạnh nhất thế giới

Dự án xây dựng máy gia tốc hạt hình tròn lớn nhất thế giới tại biên giới Thụy Sĩ - Pháp đang gây chia rẽ trong cộng đồng khoa học do kinh phí khổng lồ và thách thức về công nghệ.

Các nhà khoa học đang tinh chỉnh kế hoạch xây dựng máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới tại khu vực bên dưới biên giới giữa Thụy Sĩ và Pháp. Dự án trị giá hơn 30 tỷ USD này sẽ khoan một đường hầm hình tròn dài 91 km, trong đó các hạt hạ nguyên tử được tăng tốc gần bằng tốc độ ánh sáng và va chạm với nhau. Từ những mảnh vỡ hạt nhân, giới nhà khoa học hy vọng sẽ tìm ra manh mối giúp hiểu rõ hơn về cấu tạo chi tiết của vũ trụ.

Đây là một dự án cực kỳ tham vọng. Tuy nhiên, dự án cũng đối mặt với nhiều tranh cãi. Nhiều nhà khoa học lo ngại rằng Máy gia tốc Vòng tròn Tương lai (FCC) có thể tiêu tốn ngân sách cho ngành vật lý hạ nguyên tử trong nhiều thập kỷ, làm cạn kiệt nguồn tài nguyên cho nhiều nghiên cứu mới đầy tiềm năng khác. Một số ý kiến cho rằng, dự án đang bị áp đặt lên các nhà vật lý bởi quan chức cấp cao tại Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) mà không có sự tư vấn đầy đủ từ cộng đồng nghiên cứu.

Những cuộc tranh luận khiến tạp chí Nature cảnh báo "một cuộc chiến đang diễn ra về tương lai của vật lý hạt". Theo phân tích từ ý kiến của hàng chục nhà vật lý hàng đầu, nhiều người chỉ trích đề xuất xây dựng máy gia tốc và lo ngại nó có thể gây chia rẽ nguy hiểm giữa các nhóm nghiên cứu.

Theo CERN, FCC mang lại cơ hội độc đáo để khám phá không gian, thời gian và vật chất. Kế hoạch nhận được sự ủng hộ của nhiều nhà vật lý cao cấp và được Tổng Giám đốc hiện tại của CERN, Fabiola Gianotti, tích cực thúc đẩy cùng với Mark Thomson, người sẽ kế nhiệm bà vào tháng 1/2026. "Nếu được thông qua, FCC sẽ trở thành công cụ mạnh mẽ nhất từng được xây dựng để nghiên cứu các quy luật tự nhiên ở mức độ cơ bản nhất", Gianotti chia sẻ với Nature.

Kể từ khi thành lập vào năm 1954 tại Geneva, CERN trở thành ví dụ điển hình về hợp tác khoa học quốc tế hiệu quả và tạo dựng danh tiếng nhờ những nghiên cứu hàng đầu thế giới trong nhiều thập kỷ. Máy gia tốc hạt lớn (LHC) của CERN, hiện nay là cỗ máy lớn nhất thế giới, hé lộ sự tồn tại của hạt Higgs vào năm 2012. Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy trường Higgs tồn tại khắp vũ trụ, chịu trách nhiệm đem đến khối lượng cho các hạt cơ bản khác nhau.

Tuy nhiên, dự kiến LHC sẽ đóng cửa vào năm 2040 và nhiều bí ẩn về cấu trúc vũ trụ chưa được giải đáp. Những bí ẩn vẫn tồn tại bao gồm bản chất của vật chất tối khi sự tồn tại của nó chỉ được suy ra từ ảnh hưởng lực hấp dẫn của nó tới các thiên hà nhưng cấu tạo chính xác thì chưa biết rõ.

Để khắc phục vấn đề, CERN đề xuất xây dựng máy gia tốc mới lớn và mạnh hơn hẳn so với LHC. Dự án sẽ được xây dựng theo hai giai đoạn: giai đoạn đầu tiên sẽ tạo ra một số lượng lớn hạt Higgs nhằm hiểu rõ vai trò chủ chốt của chúng khi tác động tới những lực cơ bản khác và sẽ hoạt động vào khoảng năm 2040. Sau vài thập kỷ, mục đích của dự án sẽ chuyển sang va chạm proton ở năng lượng cực cao để thu thập dữ liệu mới về vũ trụ. Phiên bản này sẽ bắt đầu hoạt động năm 2070.

Tuy nhiên, công nghệ để tăng tốc proton ở năng lượng chưa từng có cho FCC hiện vẫn chưa tồn tại. Theo giả định, công nghệ này sẽ được phát triển trong vòng 40 năm tới. Giả định như vậy khiến một số nhà khoa học lo ngại FCC sẽ tốn kém đến mức độc chiếm kinh phí dành cho vật lý hạt trong hàng thập kỷ và làm giảm sự phát triển của các công nghệ khác.

Thay vào đó, một số nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng máy gia tốc tuyến tính bắn các hạt theo đường thẳng, có thể rẻ hơn và linh hoạt hơn so với máy gia tốc vòng tròn. Jenny List từ trung tâm máy gia tốc DESY tại Hamburg, Đức, ủng hộ quan điểm này. "Có những công nghệ khác trên đà phát triển có thể dùng để tăng tốc hạt như proton mà không cần đến nam châm hoặc đường hầm khổng lồ", List nhấn mạnh.

Nếu FCC được phê duyệt, nó có thể làm treo nguồn quỹ trong nhiều thập kỷ và định hình hướng đi của ngành vật lý hạt trong phần lớn thế kỷ.

An Khang (Theo Guardian)