Trung Quốc đã chính thức đưa vào vận hành Cơ sở Máy gia tốc Ion nặng Cường độ cao (HIAF) tại thành phố Huệ Châu, tỉnh Quảng Đông.

Đây là tổ hợp nghiên cứu trị giá khoảng 384 triệu USD (tương đương 10.100 tỷ đồng), được thiết kế để tạo ra những chùm hạt nguyên tử có cường độ lớn nhất từng được ghi nhận.

Theo SCMP, siêu tổ hợp này là thành quả của 16 năm hợp tác giữa Viện Vật lý Hiện đại (IMP) ở Lan Châu và nhiều đơn vị nghiên cứu khác. Công trình vừa hoàn tất xây dựng trong tuần này, đánh dấu một bước tiến quan trọng đối với lĩnh vực vật lý hạt trên thế giới.

Điểm nổi bật của HIAF là khả năng tạo ra những chùm ion mang điện có cường độ mạnh nhất hiện nay. Theo các nhà nghiên cứu, mỗi xung của hệ thống có thể tạo ra số lượng hạt nhiều gấp 8 lần kỷ lục trước đó do một cơ sở nghiên cứu tại Darmstadt (Đức) nắm giữ.

Việc tăng số lượng hạt trong mỗi xung đồng nghĩa với số vụ va chạm ở tốc độ cao diễn ra nhiều hơn trong mỗi giây. Điều này giúp rút ngắn thời gian thu thập dữ liệu về các hạt nhân nguyên tử tồn tại trong thời gian cực ngắn từ nhiều tháng hoặc nhiều năm xuống chỉ còn vài giờ hoặc vài ngày.

"Những ion chuyển động với tốc độ rất cao hoạt động như các viên đạn siêu nhỏ. Khi bắn vào hạt nhân nguyên tử mục tiêu hoặc va chạm với nhau, chúng cho phép các nhà khoa học tái tạo những điều kiện khắc nghiệt vốn chỉ tồn tại bên trong các ngôi sao hoặc trong vụ nổ siêu tân tinh", ông Yang Jiancheng, kỹ sư trưởng của HIAF, cho biết.

Thiết kế tích hợp độc đáo, phục vụ nghiên cứu vũ trụ và y học

Khác với các máy gia tốc truyền thống được xây dựng theo từng hệ thống riêng biệt, HIAF tích hợp ba thành phần vào cùng một tổ hợp, gồm máy gia tốc tuyến tính dài 100m, vòng gia tốc chính dài 570m và các vòng lưu trữ hạt.

Thiết kế "tất cả trong một" này cho phép các ion được gia tốc từ giai đoạn ban đầu lên mức năng lượng cực cao, sau đó tiếp tục được lưu giữ để tiến hành nhiều lần thí nghiệm.

Theo một nghiên cứu công bố vào tháng 5/2026, HIAF là thiết bị nghiên cứu ion nặng đầu tiên trên thế giới tích hợp đồng thời máy gia tốc tuyến tính siêu dẫn, máy gia tốc đồng bộ và hệ thống vòng lưu trữ.

Sự kết hợp này giúp các hạt nhân nguyên tử mong manh có thời gian tồn tại rất ngắn được giữ lại đủ lâu để thực hiện các phép đo với độ chính xác cực cao.

Mục tiêu cơ bản của HIAF là nghiên cứu vật chất tương tác mạnh - thành phần tạo nên gần như toàn bộ khối lượng vật chất nhìn thấy trong vũ trụ.

Thông qua việc tìm hiểu nguồn gốc, cấu trúc, quá trình tiến hóa và các trạng thái khác nhau của loại vật chất này, giới khoa học kỳ vọng sẽ làm sáng tỏ những quy luật vật lý cơ bản và các "viên gạch" cấu tạo nên vũ trụ.

Bên cạnh việc khám phá những bí ẩn của vũ trụ và mở rộng giới hạn của bảng tuần hoàn các nguyên tố, HIAF còn được kỳ vọng mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn.

Những chùm ion nặng cường độ cao có thể được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư với độ chính xác cao mà hạn chế gây tổn hại mô khỏe mạnh. Cơ sở này cũng sẽ sản xuất các đồng vị phóng xạ hiếm phục vụ kỹ thuật chẩn đoán hình ảnh tiên tiến trong y học.

Ngoài ra, HIAF sẽ được sử dụng để kiểm tra khả năng chống chịu của hợp kim dùng cho tàu vũ trụ và các linh kiện vệ tinh trước bức xạ vũ trụ, qua đó hỗ trợ phát triển các vật liệu bền hơn cho những sứ mệnh thám hiểm không gian sâu.