Kỳ quan của thế giới hiện đại

Chúng tôi khởi hành tới Genève trên chuyến tàu cao tốc (TGV) xuất phát từ thủ đô Paris vào sáng sớm tinh mơ. Sau chuyến hành trình hơn ba giờ đồng hồ, thành phố Genève thanh bình hiện ra trong tầm mắt. Hàn thử biểu chỉ 7 độ, mưa lất phất. Nhiệt độ thật lý tưởng trong thời tiết giữa mùa đông châu Âu.

Chúng tôi chuyển sang đi tàu điện tới trụ sở của CERN. Chiếc tàu leng keng miệt mài trườn qua những khu phố cổ rồi hướng thẳng ra ngoại ô theo biển biên giới nước Pháp. Sau gần 20 phút, tàu dừng lại ở bến cuối. Biển hướng dẫn trung tâm CERN chỉ ngay bên cạnh. Đúng hẹn, ông Bolek, nhà khoa học người Ba Lan mà chúng tôi có dịp làm quen tại Cuộc gặp gỡ Blois do GS, TS Trần Thanh Vân tổ chức tại lâu đài Blois ở miền trung nước Pháp tháng 5-2011, ra đón. Gặp lại ông vào ngày đầu xuân năm mới, thật xúc động và vui mừng khôn xiết.

Không để chúng tôi phải chờ lâu, ông Bolek hướng dẫn chúng tôi vào phòng đón tiếp làm thẻ tham quan và giới thiệu chương trình làm việc. Miệng nói, chân bước nhanh, ông đi trước dẫn chúng tôi thăm phòng trưng bày giới thiệu lịch sử hình thành của CERN.

CERN là tên viết tắt bằng tiếng Pháp của cơ quan nghiên cứu hạt nhân châu Âu, thành lập từ năm 1954. Sau Chiến tranh thế giới lần thứ hai, hàng loạt các tổ chức quốc tế ra đời. Khi đó, một số nhà vật lý học châu Âu có tầm nhìn xa đã có ý thành lập một phòng thí nghiệm nguyên tử của châu lục. Trong số các nhà khoa học nổi tiếng thế giới lúc đó có Raoul Dautry, Pierre Auger và Lew Kowarski của Pháp, Edoardo Amaldi của Italy và Niels Bohr của Đan Mạch. Các nhà khoa học cho rằng việc thành lập một phòng thí nghiệm chung như vậy sẽ không chỉ phối hợp các nhà khoa học của châu Âu cùng làm việc mà còn giúp giảm chi phí mua sắm các thiết bị nghiên cứu ngày càng đắt đỏ.

Nhà vật lý học người Pháp Louis de Broglie đưa ra đề xuất chính thức đầu tiên thành lập một phòng thí nghiệm châu Âu tại Hội nghị văn hóa châu Âu tổ chức ở TP Lausanne, Thụy Sĩ tháng 12-1949. Sau đó, tại phiên họp Đại hội đồng UNESCO lần thứ 5 tổ chức ở TP Florence, Italy tháng 6-1950, nhà vật lý người Mỹ đoạt giải Nobel Isidor Rabi đã đề xuất Nghị quyết ủng hộ UNESCO “hỗ trợ và khuyến khích việc thành lập những phòng thí nghiệm khu vực nhằm mục đích phát triển hợp tác nghiên cứu khoa học”.

Tại Hội nghị liên chính phủ do UNESCO tổ chức ở Paris tháng 12-1951, Nghị quyết đầu tiên đề cập việc thành lập một Hội đồng nghiên cứu hạt nhân châu Âu được thông qua. Hai tháng sau, 11 nước châu Âu đã ký vào một thỏa thuận thành lập Hội đồng nghiên cứu hạt nhân châu Âu lâm thời. Trong phiên phiên họp thứ ba của hội đồng này tháng 10-1952, Genève được chọn làm trụ sở của phòng thí nghiệm tương lai.

Công ước CERN thông qua tháng 7-1953 có 12 nước sáng lập viên gồm Bỉ, Đan Mạch, Pháp, Cộng hòa LB Đức, Hy Lạp, Italy, Hà Lan, Na Uy, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Anh và Nam Tư (cũ). Vào ngày 29-9-1954, sau khi Pháp và Đức phê chuẩn, Cơ quan nghiên cứu hạt nhân châu Âu chính thức đi vào hoạt động với tên viết tắt là CERN. Kể từ đó đến nay, CERN liên tục phát triển với hàng loạt phòng thí nghiệm liên hoàn hiện đại được xây dựng.

Ông Bolek lái ô-tô đưa chúng tôi thăm các điểm nghiên cứu cơ bản của CERN. Đây là một công trình ngầm dài 27 km với độ sâu trung bình từ 50 m đến 150 m nằm giữa hai nước Pháp và Thụy Sĩ. Để vào thăm được, chúng tôi đã gửi giấy tờ cho ông Bolek từ trước đó một tháng đăng ký kiểm soát an ninh. Nơi ông Bolek đưa chúng tôi đến thăm đầu tiên là phòng thí nghiệm của Máy gia tốc hạt (LHC). Đây là máy gia tốc hạt lớn nhất và hiện đại nhất thế giới và cũng là tổ hợp mới nhất của CERN.

Tại cửa kiểm soát an ninh, một phụ nữ dáng người nhỏ nhắn và nhanh nhẹn đã chờ sẵn. Bà đưa cho chúng tôi thẻ từ để mở cửa, mũ bảo hiểm và một thiết bị đặc biệt kiểm soát độ phóng xạ, cài thiết bị lên áo chúng tôi và chúc chuyến tham quan thành công. Chúng tôi đi qua cửa kiểm soát an ninh trước. Đến lượt Bolek, ông đứng vào ô vuông dưới chân và nhìn chăm chú vào mắt thần mầu xanh đặt ngang tầm mắt. Ông cho biết, các nhân viên làm việc ở CERN khi vào các phòng thí nghiệm phải đi qua thiết bị nhận dạng bằng mắt.

Chúng tôi chợt nhớ tới tiểu thuyết Thiên thần và ác quỷ của nhà văn nổi tiếng Dan Brown, tác giả của tiểu thuyết Mật mã Da Vinci từng gây “cơn sốt” khắp thế giới. Trong tiểu thuyết Thiên thần và ác quỷ, Dan Brown cũng mô tả rất hay về chi tiết thiết bị nhận dạng bằng mắt. Đây quả là một công nghệ mới và hiện đại. Qua cửa an ninh, đến cầu thang máy, ông Bolek dừng lại viết tên tuổi người đến thăm và thời gian vào cuốn sổ để trên bàn trước thang máy. Xong các thủ tục an ninh, chúng tôi bước vào thang máy.

Trong thang máy chứa được khoảng 10 người, chỉ có hai nút báo tầng 0 và âm 1. Ông Bolek bấm nút tầng âm 1, thang máy chạy rất êm xuống độ sâu 100 m. Chúng tôi chính thức bước vào cuộc hành trình ngầm dưới đất, nơi tồn tại một công trình khoa học vĩ đại. Đi vào chừng 30 m, chiếc máy gia tốc hạt sừng sững trong hầm ngầm với hệ thống thiết bị tinh vi hiện ra trước mắt chúng tôi.

LHC gồm 27 km đường ống siêu dẫn hình tròn với hàng loạt điểm gia tốc để tăng tốc cho các hạt trong quá trình di chuyển. Theo cơ chế hoạt động của LHC, hai dòng hạt proton và ion của chì chạy ngược chiều bên trong đường ống siêu dẫn với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng với năng lượng rất cao vượt qua hành trình dài 10 tỷ km trong thời gian 10 giờ đồng hồ trước khi va đập vào nhau. Tính trung bình mỗi giây, mỗi hạt đi hết 11.245 vòng trong đường ống. Hai dòng hạt chạy trong hai ống làm bằng chất liệu đặc biệt và các ống này được giữ trong môi trường chân không. Các dòng hạt được dẫn chạy theo vòng tròn máy gia tốc nhờ từ trường mạnh của ống siêu dẫn. Các ống siêu dẫn làm bằng các bó dây điện có khả năng dẫn diện không hao tổn năng lượng và không gây ra điện trở.

Để tạo nên kết quả này, các ống siêu dẫn được làm lạnh bằng khí heli hóa lỏng ở nhiệt độ âm 271 độ C, nhiệt độ lạnh hơn ở bên ngoài vũ trụ. Trước khi hai dòng hạt va chạm vào nhau, ống dẫn được uốn cong gặp nhau giúp hai dòng hạt đối đầu nhau gia tăng khả năng va đập. Các nhà khoa học sử dụng LHC nhằm tái tạo tình trạng vũ trụ ngay sau vụ nổ lớn (Big Bang) diễn ra cách đây 13,7 tỷ năm. Từ kết quả vụ va chạm giữa hai dòng hạt, các nhà khoa học sẽ phân tích thành phần các hạt mới tái tạo nhằm hiểu thêm về nguồn gốc ra đời của vũ trụ. Bốn hệ thống máy dò tìm khổng lồ gồm ALICE, ATLAS, CMS và LHCb sẽ theo dõi quá trình vụ va đập để tìm hiểu và khám phá những lĩnh mới về vật chất, năng lượng, không gian và thời gian mà con người chưa từng biết đến. Các nhà khoa học cho rằng, kết quả nghiên cứu từ vụ va đập ở LHC sẽ có thể là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực vật lý học từ thế giới vi mô trong mỗi nguyên tử tới khoảng không bao la của vũ trụ.

Dù đã tìm hiểu từ trước, chúng tôi vẫn hồi hộp đến tận nơi điểm va chạm của hai dòng hạt để chụp những bức ảnh ghi lại những khoảnh khắc đáng nhớ. Ông Bolek giải thích cặn kẽ cơ chế hoạt động của LHC và nhiệt tình đưa chúng tôi trèo lên cầu thang chỉ từng thiết bị với hiểu biết tường tận. Thời gian dường như ngừng trôi trong những giây phút đặc biệt này.

“Ngôi đền” khoa học chung

Từ một trung tâm nghiên cứu được thành lập với mục tiêu ban đầu là nghiên cứu nguyên tử, đến nay, lĩnh vực nghiên cứu chính của CERN là vật lý hạt nhờ những thành tựu mới của nhân loại trong lĩnh vực nghiên cứu vật chất và vật lý hạt. Cụ thể hơn, đây là nơi nghiên cứu các thành phần cơ bản của vật chất và các lực tương tác giữa vật chất. Với các thiết bị hiện đại, CERN trở thành phòng thí nghiệm vật lý hạt hiện đại nhất thế giới. Các nhà khoa học ở khắp nơi trên thế giới đã đến CERN để học hỏi và nghiên cứu tại đây.

Theo báo cáo mới nhất của CERN, hiện nay có khoảng 10.000 nhà khoa học đến từ 500 viện nghiên cứu và tập đoàn công nghiệp từ hơn 100 nước trên thế giới đang nghiên cứu và làm việc tại CERN. Ông Bolek cho biết, ông cũng đã có dịp làm việc với một số nhà khoa học Việt Nam đến nghiên cứu ở CERN.

Kết thúc buổi tham quan công trình ngầm, bà nhân viên kiểm soát an ninh lấy thiết bị đo độ phóng xạ đeo trên áo mở máy cho chúng tôi xem. Chỉ số bằng 0. Bà cười vẫy tay tạm biệt đoàn.