Chưa từng có trong lịch sử: Mỹ bơm 50.000 tấn chất lỏng siêu lạnh xuống mỏ vàng sâu hàng nghìn mét, huy động 1.000 nhà khoa học giải câu hỏi lớn nhất của vật lý hiện đại

Mỹ sắp khởi công xây dựng máy dò hạt đông lạnh lớn nhất thế giới trong khuôn khổ Thí nghiệm Neutrino dưới lòng đất sâu (DUNE), do Bộ Năng lượng Mỹ chủ trì tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi.

Thiết bị này - gọi là máy dò xa DUNE - sẽ được xây dựng ở độ sâu gần 1.222m dưới lòng đất tại Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford (bang South Dakota). Được biết nơi này vốn là một mỏ vàng cũ.

Ngoài ra, công trình còn có sự góp mặt của hơn 1.000 nhà khoa học và kỹ sư từ 36 quốc gia trải rộng trên 5 khu vực – Châu Phi, châu Á, châu Âu, Bắc Mỹ và Nam Mỹ .

Máy dò hạt đông lạnh lớn nhất hành tinh

Máy dò xa DUNE được thiết kế gồm nhiều mô-đun khổng lồ, xây dựng nối tiếp trong nhiều năm. Mỗi mô-đun chứa các bộ cảm biến siêu nhạy, được ngâm hoàn toàn trong argon lỏng.

Đáng chú ý, với 2 mô-đun đầu tiên, mỗi mô-đun sẽ cần lượng argon lỏng tương đương khoảng 5 bể bơi Olympic. Với mật độ cao hơn nước khoảng 1,4 lần, mỗi “bể” như vậy tương đương 17.000 tấn argon lỏng.

Để nạp đầy mô-đun đầu tiên, nhóm kỹ thuật đông lạnh của DUNE dự kiến tiếp nhận khoảng 1.000 chuyến xe tải chở argon lỏng trong vòng một năm.

Các đối tác quốc tế sau đó sẽ đóng góp thêm 2 mô-đun nữa. Dù kích thước nhỏ hơn, tổng lượng argon lỏng của toàn bộ hệ thống DUNE được dự báo vượt 50.000 tấn.

Argon là khí trơ, không phản ứng hóa học và ở dạng lỏng cần phải được duy trì ở mức - 186 độ C. Các buồng chứa siêu lạnh sẽ giữ argon ở trạng thái lỏng, cho phép thí nghiệm vận hành liên tục trong khoảng 20 năm.

Theo Fermilab, công tác xây dựng hệ thống đông lạnh và kết cấu thép đang được đẩy nhanh. Hai mô-đun đầu tiên của máy dò DUNE dự kiến đi vào hoạt động trong năm 2032.

Giải mã vật chất, phản vật chất và các vụ nổ sao

Khi hoàn thiện, DUNE sẽ trở thành máy dò neutrino bằng argon lỏng lớn và tiên tiến nhất thế giới, cho phép ghi hình chính xác các tương tác hạt thông qua hệ thống theo dõi 3D chi tiết. Điều này giúp các nhà khoa học có thể đo đạc dao động neutrino cũng như sự khác biệt giữa neutrino và phản neutrino.

Thêm vào đó, DUNE còn có thể mang lại những hiểu biết mới về thứ bậc khối lượng neutrino, hỗ trợ tìm kiếm các hiện tượng phân rã proton hiếm gặp, ghi nhận các đợt bùng nổ neutrino từ siêu tân tinh.

Những năng lực này được kỳ vọng sẽ giúp giới khoa học trả lời các câu hỏi cơ bản của vật lý hiện đại. DUNE có thể làm sáng tỏ vì sao vũ trụ chứa nhiều vật chất hơn phản vật chất, kiểm chứng các lý thuyết vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn, đồng thời cung cấp dữ liệu về các vụ nổ siêu tân tinh sụp đổ lõi.

Theo IE