大だい規模きぼ 観測かんそく装置そうち「ハイパーカミオカンデ」の地下ちか空洞くうどうが公開こうかい

Các phóng viên đã được giới thiệu vào ngày 28 về không gian khổng lồ dưới lòng đất của thiết bị quan sát quy mô lớn Hyper-Kamiokande đang được xây dựng tại thành phố Hida, tỉnh Gifu, nhằm quan sát các hạt cơ bản neutrino rơi xuống từ vũ trụ và các nơi khác, để tiếp cận quá trình hình thành của các ngôi sao và vật chất.

Các thiết bị quan sát quy mô lớn Kamiokande và Super-Kamiokande do Viện Nghiên cứu Tia vũ trụ Đại học Tokyo vận hành tại thị trấn Kamioka, thành phố Hida đã thành công trong việc quan sát các hạt sơ cấp cực nhỏ gọi là neutrino đến từ vũ trụ và các nguồn khác, qua đó góp phần mang lại hai giải thưởng Nobel Vật lý cho các nhà nghiên cứu Nhật Bản.

Trong 5 năm qua, việc xây dựng Hyper-Kamiokande - một thiết bị có thể quan sát lượng neutrino gấp khoảng 8 lần so với Super-Kamiokande - đang được tiến hành ở độ sâu 600 mét dưới lòng đất nhằm tạo ra nhiều thành quả nghiên cứu hơn nữa, và ngày 28, khoang rỗng khổng lồ tại công trường xây dựng đã được công bố cho giới truyền thông.

Việc đào khoang rỗng có chiều cao 94 mét và đường kính 69 mét dự kiến sẽ hoàn thành vào tháng tới. Sau đó, một bể chứa khổng lồ sẽ được lắp đặt để chứa nước, và khoảng 20.000 thiết bị dò hiệu suất cao sẽ được gắn vào bên trong bể để quan sát neutrino.

Dự kiến sẽ bắt đầu quan sát vào năm 2028, ba năm sau, và Giáo sư Shiozawa Masato, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Hạt cơ bản Vũ trụ Kamioka của Đại học Tokyo, cho biết: Tôi cảm thấy nhẹ nhõm vì đã có triển vọng hoàn thành khoang rỗng.

Tôi muốn đạt được kết quả khiến mọi người phải ngạc nhiên, nên mong bạn hãy chờ đợi thành quả của tôi.

Hyper-Kamiokande là một thiết bị quan sát quy mô lớn đang được xây dựng nhằm phát triển hơn nữa nghiên cứu về neutrino – lĩnh vực mà Nhật Bản đã đạt được nhiều thành tựu và từng hai lần đoạt giải Nobel – với mục tiêu bắt đầu quan sát vào năm 2028, ba năm sau.

Neutrino là một trong những hạt cơ bản cấu tạo nên vật chất, và có một lượng khổng lồ các neutrino rơi xuống từ vũ trụ và khí quyển. Chỉ tính riêng những neutrino từ Mặt Trời rơi xuống cơ thể chúng ta, con số này đã lên tới hàng trăm nghìn tỷ trong mỗi giây.

Neutrino này có khối lượng chỉ bằng khoảng một phần triệu so với electron, là hạt cơ bản cùng loại, và vì không mang điện nên thậm chí có thể xuyên qua cả Trái Đất, khiến việc quan sát trở nên cực kỳ khó khăn.

Kamio-kande thế hệ đầu tiên: Để phát hiện các neutrino giống như bóng ma, việc quan sát neutrino đến từ vũ trụ đã bắt đầu vào năm 1986 bằng thiết bị quan sát Kamio-kande đặt dưới lòng đất tại mỏ Kamioka, tỉnh Gifu, và lần đầu tiên trên thế giới đã thành công trong việc quan sát neutrino đi kèm với vụ nổ siêu tân tinh xảy ra khi một ngôi sao kết thúc vòng đời của nó.

Với thành tựu này, ông Masatoshi Koshiba đã nhận giải Nobel Vật lý vào năm 2002.

Năm 1996, việc vận hành Super-Kamiokande kế nhiệm đã bắt đầu, và hai năm sau, vào năm 1998, lần đầu tiên trên thế giới phát hiện ra rằng neutrino có khối lượng. Với thành tựu này, ông Kajita Takaaki đã nhận giải Nobel Vật lý vào năm 2015.

Đặc điểm của thế hệ thứ ba là thiết bị quan sát Hyper-Kamiokande đang được xây dựng như thế hệ thứ ba trong nghiên cứu neutrino của Nhật Bản, vốn đã dẫn dắt thế giới.

Trong tương lai, một bể chứa khổng lồ sẽ được lắp đặt ở độ sâu 600 mét dưới lòng đất, có sức chứa khoảng 190.000 tấn nước, gấp khoảng 8 lần so với Super-Kamiokande.

Cơ chế này phát hiện sự tồn tại của neutrino bằng cách phát hiện ánh sáng yếu phát ra khi neutrino đi qua đây hiếm khi va chạm với phân tử nước, và dự kiến sẽ lắp đặt khoảng 20.000 ống nhân quang điện bao quanh bên trong bể để phát hiện ánh sáng đó.

Độ nhạy của máy dò đã tăng gấp đôi so với loại được sử dụng tại Super-Kamiokande, cho phép phát hiện ánh sáng yếu hơn, đồng thời cũng có thể xác định chính xác loại neutrino và hướng mà chúng bay đến.

Một trong những mục tiêu của Hyper-Kamiokande, thiết bị khoa học được mở rộng quy mô và nâng cao hiệu suất, là đạt được những thành tựu khoa học nhằm làm sáng tỏ bí ẩn về sự ra đời của vũ trụ.

Có khả năng tồn tại sự khác biệt về tính chất giữa neutrino và phản neutrino - đối tượng được coi là phản vật chất của neutrino, và tại Hyper-Kamiokande, người ta dự định sẽ kiểm tra một cách nghiêm ngặt những khác biệt này.

Ngay sau khi vũ trụ ra đời bởi vụ nổ Big Bang, cả vật chất và phản vật chất đều tồn tại với số lượng ngang nhau, nhưng người ta cho rằng phản vật chất đã biến mất và chỉ còn lại vật chất. Tại sao vật chất lại chiếm ưu thế trong vũ trụ vẫn là một bí ẩn lớn.

Nếu sự khác biệt giữa neutrino và phản neutrino được làm sáng tỏ, người ta kỳ vọng rằng điều này sẽ là một bước tiến lớn trong việc giải mã bí ẩn này, và hiện đang được chú ý liệu Hyper-Kamiokande có thể đạt được thành tựu dẫn đến giải Nobel lần thứ ba hay không.