Máy gia tốc hạt SuperB của Italy sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2015

Ảnh ghép phác thảo địa điểm xây dựng máy gia tốc Super B tại phòng thí nghiệm Frascati thuộc INFN. Máy dò hạt được vẽ trong hình hộp ở góc trên bên trái của ảnh. (Ảnh: INFN)

Chính phủ Italy vừa phê duyệt lần cuối việc xây dựng một cỗ máy va chạm mới trị giá 500 triệu bảng Anh dùng để nghiên cứu những sự khác biệt nhỏ nhưng đáng kể giữa vật chất và phản vật chất. Cơ sở SuperB sẽ cho các electron và positron lao vào nhau để tạo ra các cặp hạt/phản hạt của meson B, meson D và lepton tau. Việc đo những khác biệt tinh vi trong những cách thức những hạt này và phản hạt của chúng phân hủy có thể giúp làm sáng tỏ bí ẩn nguyên do vì sao trong vũ trụ lại có nhiều vật chất hơn phản vật chất.

Cơ sở SuperB sẽ do viện nghiên cứu vật lí hạt nhân và vật lí hạt cơ bản Italy (INFN) xây dựng. Nó sẽ gồm một vành đai chu vi 2 km với hai máy gia tốc – một máy cho electron và một máy cho positron. Các va chạm sẽ xảy ra bên trong một máy dò hạt cỡ lớn, thiết bị sẽ ghi lại vết tích của các sản phẩm phân hủy và đo năng lượng của chúng.

Dự kiến cơ sở sẽ tạo ra các meson B ở tốc độ gấp 50-100 lần so với các “xưởng B” hiện có và trước đây như BaBar ở Mĩ và Belle ở Nhật Bản. Marcello Giorgi ở phòng thí nghiệm thuộc INFN ở Pisa, giám đốc ủy ban dự án SuperB, cho biết thí nghiệm trên có thể bắt đầu thu thập dữ liệu vào năm 2016.

Một synchrotron mạnh

SuperB cũng sẽ tạo ra bức xạ synchrotron, cái sử dụng trong nhiều thí nghiệm đa dạng trong ngành vật lí vật chất ngưng tụ, hóa học, sinh học và khoa học vật liệu. Cơ sở synchrotron trên sẽ có sáu chùm tia – ba chùm ánh sáng trích xuất từ chùm electron và ba chùm trích xuất từ chùm positron. Mặc dù con số chùm tia này là nhỏ so với các cơ sở synchrotron khac, nhưng Giorgi cho biết “chùm ánh sáng sẽ rực rỡ hơn so với bất kì synchrotron nào hiện có”.

Synchrotron SuperB sẽ cho Viện Công nghệ Italy (ITT) điều hành. Các kế hoạch đã được thông qua lần cuối vào tháng 2/2010. Một khi các thí nghiệm hạt hoàn tất tại SuperB, cuối cùng cơ sở sẽ được dành riêng cho nghiên cứu bức xạ synchrotron. Tuy nhiên, Giorgi nhấn mạnh rằng nghiên cứu vật lí hạt cơ bản là ưu tiên hàng đầu và ông không muốn thấy các nghiên cứu vật chất/phản vật chất bị ảnh hưởng bất lợi bởi nghiên cứu synchrotron.

Mặc dù việc công bố tài trợ đã bị hoãn mất một năm – một phần là do sự khủng hoảng tài chính toàn cầu – nhưng Giorgi hi vọng cơ sở sẽ bắt đầu triển khai thi công vào cuối năm nay. Dự kiến cỗ máy gia tốc đi vào hoạt động vào cuối năm 2015 và dữ liệu đầu tiên sẽ xuất hiện vào năm 2016. Các nhà vật lí sẽ có thể hoàn thành tiến độ này vì nhiều bộ phận máy gia tốc sẽ được sử dụng lại từ cỗ máy va chạm electron–positron quá cố PEP-II tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC ở Mĩ, cơ sở có thí nghiệm BaBar cho đến năm 2008.

Chọn địa điểm xây dựng

Mặc dù kế hoạch có phần gấp rút, nhưng INFN vẫn chưa thống nhất địa điểm xây dựng cơ sở trên. Ứng cử viên hàng đầu là phòng thí nghiệm Frascati thuộc INFN ở ngoại ô Rome. Frascati hiện là nơi đặt máy va chạm electron–positron DAFNE, thiết bị dùng để nghiên cứu sự vi phạm CP ở các meson K. Mặc dù địa điểm INFN không đủ lớn để bao trọn vòng vành đai, nhưng nó có thể chia sẻ không gian với khu nhiệm sở liền kề thuộc phòng nghiên cứu năng lượng quốc gia Italy, ENEA. Theo Giorgi, INFN đang trong giai đoạn cuối của quá trình thương lượng, trong đó có việc xây dựng các tầng hầm bên dưới một đại lộ chính.

Nếu kế hoạch Frascati bị bác bỏ, thì địa điểm thay thế là trường Đại học Tor Vergata ở Rome, cách phòng thí nghiệm Frascati 2,4 km. Theo Giorgi, địa điểm xây dựng sẽ được chọn vào cuối tháng 1 này.

Theo physicsworld.com