Lần đầu chế tạo thành công 'phản vật chất'

Trong bộ phim viễn tưởng Star Trek, một lò phản ứng phản vật chất đã cung cấp năng lượng vận hành tàu vũ trụ Enterprise. Ảnh Rex Features.

Các chuyên gia thuộc Trung tâm nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) ở Geneva vừa tuyên bố đã thu được hàng chục nguyên tử "phản vật chất" hydro (có thể gọi là phản hydro) - một kỳ công kỹ thuật giúp tăng cường đáng kể việc nghiên cứu một trong những câu đố hóc búa nhất của vật lý hạt nhân. Theo báo Telegraph, quá trình thâu tóm "phản vật chất" này chỉ diễn ra trong 1/6 giây.

Tuy nhiên, 38 nguyên tử phản hydro thu được hầu như không tạo bất kỳ "mối đe dọa nào đối với Tòa thánh Vatican" như các nhà văn tưởng tượng ra. Chúng cũng không thể vận hành một tàu vũ trụ như khắc họa trong bộ phim viễn tưởng Star Trek.

Dẫu vậy, giới chuyên môn vẫn ca ngợi thành tựu này như một bước đột phá quan trọng, có thể giúp các nhà vật lý phát triển, nhận biết sâu hơn về bản chất và nguồn gốc của vũ trụ. "Nó có thể khởi động các thử nghiệm với kết quả là mang tới những thay đổi đáng kể cho nhận thức hiện thời về vật lý hạt cơ bản hoặc xác nhận những gì chúng ta đã biết cho đến nay", giáo sư Rob Thompson - Trưởng khoa Vật lý và Thiên văn tại Đại học Calgary và cũng là một trong những nhà khoa học hàng đầu đứng sau dự án, nhận định.

Khái niệm về phản hạt, hay phản vật chất đầu tiên xuất hiện trong lý thuyết. Theo một giả thuyết được nhà vật lý lý thuyết xuất chúng người Anh Paul Dirac đưa ra vào năm 1931, phản vật chất là vật chất thông thường bị đảo ngược. Khi năng lượng biến đổi thành vật chất, một hạt và một phản hạt (hình ảnh phản chiếu của hạt) được tạo thành. Giữa hạt và phản hạt có những đặc trưng trái ngược nhau; hoặc điện tích trái dấu, hoặc chuyển động quay ngược chiều nhau v.v...

Các nguyên tử thông thường bao gồm những hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm quay xung quanh. Ngược lại, các phản nguyên tử của chúng sẽ có hạt nhân mang điện tích âm và các hạt quay xung quanh mang điện tích dương.

Khi các hạt và phản hạt va chạm, chúng tiêu diệt lẫn nhau và giải phóng năng lượng. Tương tự, khi các vật chất (gồm các hạt) và phản vật chất (gồm các phản hạt) gặp nhau, chúng ngay lập tức thủ tiêu nhau và tạo ra sự bùng nổ năng lượng. Vì lý do này, phản vật chất từ lâu đã trở thành một yếu tố hấp dẫn và ma quái trong khoa học viễn tưởng.

Về mặt lý thuyết, chỉ 0,5kg phản vật chất cũng chứa đựng sức mạnh hủy diệt mạnh hơn một quả bom khinh khí lớn nhất. Tuy nhiên, việc chế tạo và cất giữ dù một lượng rất nhỏ phản vật chất cũng tốn kém và khó khăn tới mức triển vọng để sử dụng chúng nhằm chế tạo một vũ khí hủy diệt tối thượng vẫn còn xa vời.

Giáo sư Thompson tiết lộ, 38 nguyên tử phản vật chất mà các nhà khoa học vừa chế thành công thậm chí không đủ để đun nóng một tách cà phê.

Giáo sư Mike Charlton, một thành viên nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Swansea (Anh), cho biết thêm: Hydro là dạng nguyên tử đơn giản nhất và phản hydro là dạng phản vật chất dễ nhất có thể chế được trong phòng thí nghiệm. Hy vọng, việc tìm hiểu về nó sẽ cho phép chúng tôi làm sáng tỏ lý do tại sao hầu như tất cả mọi thứ trong vũ trụ đã được biết đến bao gồm vật chất là chủ yếu, còn lượng phản vật chất là rất nhỏ.

Các nhà khoa học tin rằng, khi vũ trụ ra đời cách đây gần 14 tỉ năm từ vụ nổ Big Bang, một lượng vật chất và phản chất ngang bằng nhau đã được sinh ra. Dẫu vậy, vũ trụ ngày nay hoàn toàn nằm dưới sự thống trị của vật chất thông thường. Điều này cũng tốt, vì nếu không, vũ trụ sẽ là nơi rất nguy hiểm để sống. Nhưng nó làm nảy sinh một câu hỏi từ lâu đã gây đau đầu cho giới khoa học là: Tất cả các phản vật chất hình thành từ vụ nổ Big Bang đã mất đi đâu?

• Thanh Bình