Mỹ đã bắt đầu đưa hơn 4.500 tấn thép xuống gần 1,6km dưới lòng đất nhằm phục vụ việc xây dựng dự án Thí nghiệm Neutrino sâu dưới lòng đất (DUNE) - một trong những thí nghiệm vật lý hạt tham vọng nhất thế giới hiện nay.

Vào ngày 7/5, phòng thí nghiệm gia tốc hàng đầu quốc gia Fermi (Fermilab) của Mỹ về vật lý hạt năng lượng cao thông báo đã khởi động giai đoạn lắp ráp hệ thống máy dò ngầm cho dự án neutrino (hạt ma) quy mô lớn tại bang South Dakota. Dự án được triển khai cùng Cơ sở nghiên cứu dưới lòng đất Sanford và Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN).

Sau khi được vận chuyển sâu dưới lòng đất, các dầm thép sẽ được sử dụng để xây dựng những mô-đun máy dò khổng lồ, giúp các kỹ sư tại Fermilab nghiên cứu neutrino - một trong những loại hạt phổ biến nhất nhưng cũng ít được khó rõ nhất trong vũ trụ.

Ông Norbert Holtkamp, Giám đốc Fermilab, cho biết đây là cột mốc quan trọng của dự án. “Hôm nay đánh dấu sự khởi đầu của một giai đoạn then chốt đối với DUNE, đó là phát triển cấu trúc máy dò ở South Dakota”, ông nói.

Bước vào giai đoạn xây dựng mới

DUNE quy tụ các nhà khoa học và kỹ sư đến từ hơn 35 quốc gia. Khi đi vào vận hành đầy đủ, hệ thống sẽ tạo ra chùm neutrino mạnh nhất thế giới, truyền đi khoảng 1.300km từ Fermilab tại bang Illinois tới các máy dò được chôn sâu dưới lòng đất tại SURF ở South Dakota.

Trong dự án này, CERN cung cấp nhân lực, chuyên môn kỹ thuật cùng 4.500 tấn thép cho các máy dò ngầm. Đây cũng là khoản đầu tư hạ tầng đầu tiên của tổ chức này bên ngoài châu Âu.

Các dầm thép sẽ được dùng để xây dựng “cryostat” (bình chứa lạnh) - những bể chứa cách nhiệt khổng lồ dùng để lưu trữ argon lỏng ở nhiệt độ khoảng âm 184 độ C. Hệ thống máy dò này được kỳ vọng sẽ thu nhận tương tác của neutrino với độ chính xác chưa từng có.

Hai mô-đun máy dò đầu tiên đều có kích thước cực lớn, dài khoảng 66m, rộng 19m và cao 18m - tương đương một tòa nhà 5 tầng. Sau khi hoàn thiện, mỗi buồng đông lạnh sẽ chứa khoảng 17.000 tấn argon lỏng ở độ sâu gần 1,6km dưới lòng đất.

Cuộc đua khám phá bí ẩn vũ trụ

Ông Mark Thomson, Giám đốc CERN, cho biết tổ chức này đang cung cấp các nguyên mẫu máy dò cùng các bể chứa lạnh khổng lồ cho DUNE, trong khi các phòng thí nghiệm Mỹ đồng thời phát triển nam châm siêu dẫn cho dự án Máy gia tốc hạt lớn có độ sáng cao.

“Cột mốc quan trọng này của DUNE là minh chứng cho mối quan hệ hợp tác khoa học bền chặt giữa CERN và Mỹ”, ông Thomson nhấn mạnh.

DUNE hiện là dự án khoa học lớn nhất do Văn phòng Khoa học thuộc Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) hỗ trợ, đồng thời được xem là một trong những thí nghiệm neutrino quan trọng nhất từng được triển khai.

Các hạt neutrino cực kỳ khó nghiên cứu vì chúng gần như không tương tác với vật chất. Hàng tỷ hạt neutrino đi xuyên qua cơ thể con người mỗi giây mà không bị phát hiện. Theo Fermilab, dự án có thể giúp giải đáp nhiều bí ẩn lớn của vật lý, bao gồm lý do tại sao vật chất chiếm ưu thế so với phản vật chất trong vũ trụ và cách vũ trụ tiến hóa sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang).

Nhóm nghiên cứu cũng tin rằng công trình này có thể tác động tới nhiều lĩnh vực như an ninh quốc gia, truyền thông và công nghệ chẩn đoán hình ảnh y tế.

Hiện dự án quy tụ hơn 1.500 nhà khoa học từ nhiều tổ chức trên toàn thế giới. Sau khi bắt đầu lắp đặt dưới lòng đất, mục tiêu tiếp theo của Fermilab là đưa chùm neutrino đầu tiên tới DUNE vào năm 2031.