Bạn có biết cái gì làm Mặt trời toả sáng?
Hình ảnh Mặt Trời được xây dựng bởi các neutrino quan sát qua lăng kính là máy dò Super-Kamiokande nằm sâu khoảng 1km dưới lòng đất, chưa bao giờ nhìn thấy ánh sáng Mặt Trời.
Tại sao với neutrino, mọi thứ như thể vô hình vậy?Đó là do năng lượng được sinh ra khi 4 hạt nhân Hydro tổng hợp thành Helium trong lõi của Mặt Trời. Ngoài năng lượng này, phản ứng còn sinh ra positron và neutrino. Do mật độ rất dày đặc bên trong lõi Mặt Trời, phải mất khoảng 100 nghìn năm để ánh sáng sinh ra từ lõi đi đến bề mặt của Mặt Trời. Trong khi đó, neutrino chỉ mất 2.3s để thoát khỏi Mặt Trời và mất khoảng hơn 8 phút để đi đến Trái Đất.
Làm thế nào để bắt được neutrino?
Giống như bạn muốn nói tiếng Việt với một ai đó, bạn cần đến Việt Nam và ở các thành phố đông đúc để có nhiều cơ hội tương tác. Neutrino rất khó gần và vì vậy để bắt được nó, thường cần đến những máy đo có kích thước rất lớn: như trong hình nền là máy đo NOvA ở Mỹ với kích thước của một chiếc máy bay Airbus. Hoặc (đồng thời) người ta phải sử dụng hoặc tạo ra một nguồn rất lớn các neutrino. Các máy gia tốc ở Fermilab, Mỹ hay J-PARC, Nhật được sử dụng với mục đích tạo ra những nguồn neutrino như thế.
Làm sao biết đó là neutrino? Khi neutrino tương tác yếu với vật chất, những đốm sáng rất yếu như những con đom đóm sẽ loé lên trong chớp mắt. Máy đo với những con mắt phải đủ nhạy để có thể bắt được những đốm sáng yếu đó. Hình ảnh thu được sẽ cho phép biết đó có phải neutrino hay không.
Neutrino là một trong những hạt cơ bản cấu thành nên vật chất, giống như hạt electron mà chúng ta vẫn quen biết. Neutrino có khối lượng rất nhỏ, cở 1 phần tỷ khối lượng proton. Nhưng vì mật độ neutrino trong Vũ Trụ là rất lớn, khoảng 330 hạt trên cm3 , lớn gấp một tỷ lần mật độ của proton tổng khối lượng của neutrino là cỡ khối lượng của tất cả các ngôi sao gộp lại
Neutrino chắc hẳn phải có vai trò rất lớn trong sự tiến triển của Vũ Trụ
Các định luật vật lý về cơ bản là đối xứng giữa vật chất và phản vật chất. Sau vụ nổ lớn Big Bang, người ta cho rằng số lượng vật chất và phản vật chất là như nhau. Khi vật chất gặp phản vật chất, chúng sẽ phân huỷ lẫn nhau. Vậy tại sao chúng ta có được Vũ Trụ vật chất với vô vàn ngôi sao như được nhìn thấy?
Người ta cho rằng sự mất cân đối giữa vật chất và phản vật chất liên quan đến vi pham một đối xứng cơ bản giữa chúng, gọi là đối xứng gương hay còn gọi là đối xứng CP. Tưởng tượng như một cô gái trẻ ngồi trước gương, mặc dù trong thực tế cô gái già đi theo thời gian, nhưng cô gái trong ngương không bị già đi. Sẽ rất tuyệt phải không? Nhưng chiếc gương đó đã mất đi tính đối xứng.
Neutrino có thể mang đến ích lợi thiết thực gì?
Tôi không nói rằng Neutrino sẽ là một thứ thiết thực, nhưng đó là một mô hình được tôn vinh theo thời gian: khoa học đi trước, và sau đó công nghệ xuất hiện, cùng với nhau tạo ra sự khác biệt to lớn trong cách chúng ta sống
Fredrick Reines, giải thưởng Nobel, đồng phát hiện ra neutrino, NYT 1997
Bản đồ phát xạ neutrino từ các lò phản ứng hạt nhân trên thế giới.
Neutrino trở thành một công cụ an ninh quốc giaMuốn tìm hiểu sâu hơn về neutrino?
Vui lòng click vào các danh mục dưới đây.
Lịch sử Neutrino Hiểu biết hiện tại Phá vỡ đối xứng CP
Những câu hỏi Tương lai của vật lý Neutrino Nhóm Neutrino, IFIRSE
Dao Động Neutrino Neutrino có thể thay đổi hương (flavor) lepton khi di chuyển. Hiện tượng này gọi là dao động neutrino. Hệ quả của hiện tượng này là neutrino có khối lượng và các trạng thái của chúng trộn với nhau. Đây là hiện tượng cơ lượng tử được thể hiện ở mức độ vĩ mô. Hiện tượng được mô tả bởi một ma trận trực giao (unitary)3x3, tham số hoá bởi 3 góc trộn và một pha vi phạm CP. Ngoài ra, độ lớn của dao động phụ thuộc vào hiệu bình phương khối lượng của các trạng thái neutrino riêng khối lượng.
Neutrino có thể tạo ra sự mất cân bằng giữa vật chất và phản vật chất như thế nào?
- Neutrino nặng (heavy neutrino) cỡ (10(9-14) gấp khối lượng proton) được tạo ra ngay sau vụ nổ lớn (Big Bang)
- Neutrino nặng phân rã taọ ra hạt Higgs và lepton và quá trình phân rã này phá vỡ đối xứng gương (CP), dẫn đến sự mất cân bằng số hạt lepton và phản-lepton trong Vũ Trụ
- Sự mất cân bằng giữa lepton và phản-lepton dẫn đến sự mất cân bằng giữa baryon và phản-baryon qua một quá trình gọi là sphaleron
*Neutrino nặng vẫn chưa được tìm thấy
Phá vỡ đối xứng CP được đo như thế nào?
Ví dụ với thí nghiệm T2K: khi pha CP, δCP=0, chênh lệch giữa xác suất chuyển vị neutrino và phản-neutrino là nhỏ. Khi δCP=-900, sự chênh lệch này tăng lên đáng kể: xác xuất chuyển vị neutrino được tăng cường trong khi cho phản-neutrino, xác suất này giảm xuống.
Kết quả đo pha vi phạm đối xứng CP của thí nghiệm T2K
So sánh phân bố các sự kiện từ số liệu thực và mô phỏng được chọn là từ electron neutrino (trên) và từ electron phản-neutrino (dưới)
Lộ trình cho nghiên cứu neutrino với nguồn từ máy gia tốc https://icfa.fnal.gov/wp-content/uploads/2016-05-07-nuPanel-roadmap-Final.pdf
Nhóm Neutrino thuộc Viện Nghiên Cứu Khoa Học và Giáo Dục Liên Ngành (IFIRSE) được thành lập vào ngày 17/7/2017 với một lễ ký kết biên bản ghi nhớ giữa IFIRSE với bốn giáo sư là chuyên gia về neutrino từ Nhật Bản.
Nếu các bạn quan tâm, xin ghé thăm https://ifirse.icise.vn/nugroup/ Công việc hiện tại của nhóm Neutrino
Tham gia xây dựng máy dò tại Nhật Bản(sinh viên của chúng tôi làm việc trực tiếp với các bạn từ Nhật và các nước khác tại Nhật Bản)
- Tham gia WAGASCI (bây giờ là một nhóm của T2K) (từ tháng 2, 2018) một thí nghiệm tập trung vào đo tương tác neutrino với hạt nhân.
Tham gia các thí nghiệm quốc tế
- Tham gia T2K từ tháng 10, 2017 cho đến nay. Đây là một thí nghiệm quốc tế đo giao động neutrino với nguồn từ máy gia tốc được đặt tại Nhật Bản. Thí nghiệm có khoảng 500 thành viên đến từ 12 quốc gia
- Làm các chủ đề về mô phỏng tương tác neutrino
- Đo dao động neutrino
- Tham gia xây dựng thiết bị mới để giám sát dòng proton (beam profile monitor) không phá huỷ (non-destructive)
Tham gia giám sát hoạt động tạo chùm tia neutrino ở J-PARC
Các thiết bị và kết quả đo ở ICISE
Các hoạt động khác
- Tổ chức lớp học thường niên về neutrino, Vietnam School on Neutrinos (2020 là năm tổ chức thứ 4) để đào tạo và khuyến khích sinh viên và các nhà nghiên cứu trẻ tham gia vào vật lý neutrino .
- Tổ chức hội nghị quốc tế neutrino, International Symposium on Neutrino Frontiers (2018)
Lộ trình xây dựng và phát triển nhóm Neutrino
Dự định tham gia thí nghiệm Hyper-Kamiokande, JP
- Lớn hơn thí nghiệm Super-Kamiokande 8 lần với rất nhiều khám phá vật lý đáng được chờ đợi
- Bắt đầu xây dựng từ năm 2020 và dự kiến hoạt động từ năm 2027
- Cùng với mô phỏng và xử lý số liệu, chúng tôi dự định làm việc với PMT hay microPMT
Lộ trình xây dựng và phát triển nhóm Neutrino
