Năm 2012, Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu CERN
tuyên bố tìm ra hạt Higgs, được mệnh danh “Hạt của Chúa”, loại hạt mới và nhỏ
nhất làm hoàn chỉnh “Mô hình Chuẩn” mô tả thế giới vi mô lẫn vũ trụ bao la mà
trong cả kinh Phật và kinh Thánh đề cập đến. Vì sao lại gọi là “Hạt của Chúa”?
Bởi có lẽ con người quá khó khăn để tìm ra nó...
Nhiều thế kỷ qua, các nhà khoa học đã đưa ra rất
nhiều giả thuyết nhằm tìm kiếm lời giải cho câu hỏi: Vạn vật từ đâu mà đến? Vũ
trụ hình thành như thế nào? Điều gì đang chi phối các dạng vật chất và năng lượng?
Trong vũ trụ bao la với vô số các tinh cầu ngự trong đó, ai hay một điều gì đó
tạo ra chúng và khiến chúng chuyển động không ngừng?
Có một trường
lực vô hình trong vũ trụ tạo ra vạn vật?
Với rất nhiều giả thuyết và lập luận, giờ đây những
câu hỏi này đang trở thành đối tượng nghiên cứu chủ yếu trong ngành vật lý lượng
tử. Nhiều định luật đúc rút từ những công trình khám phá vũ trụ đã hé lộ một
chút xíu nhỏ nhoi hiểu biết của nhân loại về vạn vật, và cô đọng lại thành “Thuyết
vạn vật”, nhưng bản thân nó cũng là một tham vọng trên lý thuyết nhằm giải
thích tất cả các khía cạnh vật lý của vũ trụ chúng ta.
Một trong những điều cốt lõi liên quan đến “Thuyết
vạn vật” là làm thế nào để khám phá ra “Hạt của Chúa”. Vào những năm 1950, Thuyết
Tương đối của Einstein ra đời. Nó đã bổ sung cho thuyết Vạn vật hấp dẫn của
Newton khi áp dụng vào những hệ quy chiếu với vận tốc cao hơn thông thường. Tuy
nhiên, Thuyết Tương đối không nhằm chỉnh sửa đôi chút định luật nghịch đảo bình
phương mà loại bỏ khái niệm cơ bản cho rằng, hấp dẫn là lực hút một vật thể bởi
các vật thể khác.
Nhưng khi Mô hình Chuẩn của vật lý ra đời, nó đã tạo
ra một cuộc cách mạng với mục tiêu nhằm khám phá, tìm hiểu và tiên đoán những đặc
tính cũng như những định luật chi phối sự vận hành của các thành phần sơ cấp, cấu
tạo nên thành phần vật chất trong toàn vũ trụ.
Mô hình Chuẩn của vật lý hạt được chấp nhận rộng
rãi nhất, bởi nó đã đưa ra được một lời giải thích hợp lý diễn tả toàn vẹn và
nhất quán về hệ thống của tất cả các dạng vật chất và năng lượng trong vũ trụ,
đặc biệt là sự tương tác của các hạt cơ bản với 3 trong 4 lực cơ bản tồn tại
trong tự nhiên: Lực điện từ, Lực hạt nhân mạnh và Lực hạt nhân yếu, để từ đó vạn
vật hình thành và biến hóa.
Theo Mô hình Chuẩn thì có hai loại hạt cơ bản là hạt
hạ nguyên tử – là thứ tạo nên vật chất và hạt thứ nguyên tử – là loại mang theo
lực. Những hạt cơ bản này được xác định và sắp xếp dựa trên một vài thuộc tính,
một trong số đó là khối lượng.
Điều bí ẩn xung quanh các hạt cơ bản này là trong
khi khối lượng của chúng có thể đo được, thì các nhà khoa học vẫn không thể khẳng
định chính xác khối lượng của chúng bắt nguồn từ đâu, và tại sao chúng lại có
khối lượng như vậy ngay từ đầu.
Và để quy cho “trách nhiệm” cung cấp khối lượng
cho các hạt này, có một giả thiết được chấp nhận rộng rãi, đó là có tồn tại một
trường lượng tử. Trường này có tên gọi là trường Higgs. Nó là hệ quả của lưỡng
tính sóng-hạt trong cơ học lượng tử và tất cả các trường lượng tử đều có một hạt
cơ bản đi kèm. Hạt đi kèm với trường Higgs được gọi là hạt Higgs, hay boson
Higgs.
Trường Higg là một trường lực giả thuyết không thể
nhìn thấy nhưng lại tồn tại khắp mọi nơi trong vũ trụ. Trường này cũng tạo ra
khối lượng các đơn tử căn bản như hạt Quark và Electron. Theo mô hình của
Higgs, các hạt cơ bản có khối lượng nhờ tương tác với với trường Higgs, và càng
tương tác với trường vô hình này nhiều bao nhiêu, thì các hạt càng có khối lượng
lớn.
Liệu chúng
ta có tìm thấy vật chất bản nguyên cấu tạo nên vũ trụ?
Để những người “ngoại đạo” khoa học dễ hình dung về
trường Higg, hãy tưởng tượng một nữ minh tinh màn bạc nổi tiếng Hollywood bước
ra khỏi chiếc máy bay một mình giữa "rừng" người hâm mộ.
Tại thời điểm này, bạn hãy coi nữ minh tinh ấy như
không có khối lượng. Nhưng khi nữ minh tinh này di chuyển qua sân bay (được coi
là trường Higgs), sẽ có một đám đông quy tụ, vây quanh nữ minh tinh ấy để xin
chụp ảnh và chữ ký lưu niệm. Đám đông hâm mộ này làm cho nữ minh tinh ấy có một
khối lượng. Ngôi sao Hollywood càng thu hút được nhiều fan hâm mộ, những người
hiếu kỳ và đoàn tùy tùng vây quanh cô (tức là các hạt Higgs), thì cô càng trở
thành lớn hơn.
Nếu không có trường Higgs này thì không có khối lượng
cho vật chất cũng như lực gắn kết chúng để tạo nên vạn vật. Có nghĩa là sẽ
Không Tinh cầu, Không Trái Đất, Không con người, Không động thực vật…. Nhưng
làm thế nào để chúng ta biết rằng trường Higgs này thực sự tồn tại?
Nhiều nhà vật lý tin rằng, trong số những mảnh
ghép bị thất lạc cuối cùng của một bức tranh khổng lồ bí ẩn, thì “Hạt Higg” hay
còn gọi là “Hạt của Chúa” – loại hạt mang theo lực của vũ trụ sẽ là mảnh ghép
có thể chứng minh sự tồn tại của trường vô hình này.
Vậy “Hạt của
Chúa” là gì?
Bí ẩn “Hạt của Chúa”
Cái tên “Hạt của Chúa” là do nhà vật lý học Leon
Lederman vô tình đặt tên cho boson Higgs (hạt Higgs) vào những năm 1990. Bởi
ông cho rằng, con người quá khó khăn để tìm ra nó. Cái tên đặc biệt này đã thu
hút sự chú ý của dư luận, và tại sao nó lại quan trọng đến vậy trong việc chứng
minh sự tồn tại của trường Higgs?
“Hạt của Chúa” hay còn gọi là Hạt Higgs đóng vai
trò quan trọng trong việc giải thích sự tồn tại của khối lượng, sự đa dạng và
cuộc sống trong vũ trụ. Hạt Higgs được đặt theo tên của nhà Vật lý người
Scotland Peter Higgs (đoạt giải Nobel năm 2013) và nó hỗ trợ cho giả thuyết về
một trường vô hình tràn ngập trong toàn vũ trụ.
Điều này có nghĩa là, chìa khóa để xác nhận sự tồn
tại của trường Higgs quyết định ở việc tìm thấy hạt Higgs. Tuy nhiên để truy
tìm hạt Higgs, đối với các khoa học gia, đây quả là bài toán hóc búa.
Một số các nhà vật lý học cho rằng, việc khám phá
ra sự tồn tại của hạt Higgs không thể thực hiện được bằng công nghệ hiện đại của
nhân loại hiện nay, vì đơn tử này lướt với tốc độ ‘chóng mặt”, chỉ có thể xác định
chúng bằng cách phân rã.
Vậy nên, việc tìm kiếm hạt Higgs – vốn được coi là
“sứ mệnh bất khả thi” đã trở thành động lực để Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu
Âu (CERN) xây dựng Máy gia tốc hạt lớn nhất trên thế giới hiện nay.
Có giá trị lên tới 10 tỉ đôla, cỗ máy này gia tốc
các hạt proton đặt tại một đường hầm dài 29 km nằm dưới biên giới của Pháp và
Thụy Sĩ, có tốc độ nhanh gần bằng tốc độ ánh sáng (99%). Khoảng 9.000 thanh nam
châm siêu dẫn được lắp đặt xung quanh đường hầm, gia tốc cho dòng proton dày đặc
di chuyển từ cả 2 hướng, chúng sẽ va chạm và vỡ ra, và từ đó cho phép các nhà
khoa học tìm kiếm hạt mới và các lực tự nhiên.
Các proton di chuyển xuyên qua đường hầm với tốc độ
khoảng 11.000 lần/giây và va chạm với nhau cả triệu lần chỉ trong cái chớp mắt.
Những tia sáng được sinh ra từ sự va chạm proton, và những mảnh vỡ của chúng được
máy tính ghi lại và phân tích với hy vọng tìm thấy hạt Higgs. Nhưng vì hạt này
được cho là không ổn định nên các nhà khoa học cho rằng, chỉ chưa đến một giây
là "Hạt của Chúa" đã phân rã thành những đơn tử khác, nên họ sẽ truy
tìm dấu vết của nó qua của sự phân rã.
Atlas và CMS là hai nhóm nghiên cứu với hơn 3.000
nhà vật lý ở mỗi nhóm, được giao nhiệm vụ phát hiện và phân loại mọi thứ đến từ
vi mẫu của những va chạm, nhằm xác định khối lượng nơi hạt Higgs có thể tồn tại.
Nên nhớ rằng hai nhóm nghiên cứu này làm việc độc
lập, không bên nào trao đổi với nhau, nhưng đến cuối năm 2011, cả hai nhóm cùng
phát hiện những tín hiệu trùng hợp trong dữ liệu của LHC và đều nghi rằng đó là
hạt Higgs với khối lượng dao động từ 125 đến 126 tỷ điện eV. Cả hai cuộc thử
nghiệm đều đạt mức sai số 5 sigma, là mức tiêu chuẩn được chấp nhận trong vật
lý hạt trước khi muốn công bố chính thức một khám phá nào đó.
Tháng 3/2013, phải mất 6 tháng nghiên cứu chuyên
sâu hơn, CERN mới dám xác nhận rằng hạt đơn tử mới mà họ khám phá có thể là hạt
Higgs. Tháng 6/2015, sau hai năm ngừng hoạt động, các nhà vật lý của CERN tái
khởi động máy gia tốc với mức năng lượng gần gấp đôi giá trị dùng để phát hiện
ra hạt Higgs.
Tuy nhiên đến thời điểm này, các nhà khoa học vẫn
chưa dám khẳng định chắc chắn rằng đó có phải là hạt Higgs hay không, bởi khả
năng thấu hiểu vũ trụ của chúng ta vẫn còn rất hạn chế.
Và ngay cả khi chúng ta phát hiện ra nó đúng là “Hạt
của Chúa”, thì đây cũng chỉ là điểm khởi đầu của việc nhân loại đang mày mò tìm
kiếm nguồn gốc của vạn vật. Tại sao vậy?
Như triết gia nổi tiếng Immanuel Kant từng nhắn nhủ:
“Mỗi câu trả lời lại làm dấy lên những
câu hỏi mới”.
Trước sự kiện khám phá ra hạt Higgs, GS Phạm Xuân
Yêm – nguyên Giám đốc nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia
Pháp, Giáo sư Đại học giáo sư đại học Paris VI đã đưa ra một cái nhìn toàn cảnh
và hệ thống về Higgs boson trong bài báo của ông: “Hạt Higgs, lực cơ bản thứ
năm mới lạ?”. Trong bài báo, ông đưa ra câu hỏi chất vấn:
“Tuy trường Higgs truyền khối lượng cho vạn vật,
nhưng cái gì mang lại cho chính hạt Higgs cái khối lượng 126 Gev/c2mà chiếc máy
siêu gia tốc LHC vừa khám phá ra?”.
“Thật vậy, khối lượng của các hạt được giải thích
bởi sự tương tác giữa chúng với trường Higgs, nhưng chính hạt Higgs – những lượng
tử của trường Higgs – thì tương tác với “ai” để có khối lượng?”
“Đừng quên là khoảng 96% năng-khối lượng trong
toàn vũ trụ rộng lớn hãy còn ở ngoài sự hiểu biết hiện nay của con người!”.
Nhưng cách đây cả nhiều ngàn năm, những người tu
luyện dường như đã quan sát được vật chất ở cấp độ vô cùng vi mô nhờ khả năng đặc
biệt của mình.
Người tu
luyện thời xưa đã nhìn thấy được vật chất ở cấp độ rất nhỏ?
Cách đây hơn 100 năm, phân tử được coi là hạt sơ đẳng
nhất. Ngày nay, nhờ công nghệ khoa học phát triển, chúng ta biết thêm phân tử
do nhiều nguyên tử khác nhau liên kết tạo thành bởi electron. Mà mỗi nguyên tử
lại được cấu tạo bởi hạt nhân của nó với electron dao động xung quanh. Rồi hạt
nhân nguyên tử do proton tổ hợp tạo thành, tiếp nữa là hạt quark.
Người có
trí tuệ sẽ không hỏi ba điều này
Người tu luyện thời xưa đã nhìn thấy được vật chất
ở cấp độ rất rất nhỏ mà kính hiển vi hiện đại hiện nay mới nhìn thấy.
Đến năm 1930, Wolfgang Pauli đề xuất sự tồn tại của
một hạt nhỏ bé bí ẩn mới và được Enrico Fermi đặt tên nó là neutrino.
Nhưng phải đến 1956, con người mới lần đầu tiên
tìm ra vi hạt neutrino ở lò phản ứng hạt nhân Savannah River (Mỹ), và đây cũng
là vi hạt nhỏ nhất (có khối lượng nhỏ nhất) mà con người biết được cho đến nay.
Nó nhỏ hơn cả hạt Higgs mà chúng ta đề cập đến bên trên, dù rằng Hạt Higgs là
vi hạt ẩn giấu, được “tóm bắt” cuối cùng, khi phải tới tận năm 2012, cuộc săn
tìm dài hơi suốt gần nửa thế kỷ cái “Hạt của Chúa” này mới kết thúc.
Tuy nhiên, khi sử dụng các công cụ máy móc phức tạp
để soi chiếu cấu trúc của bộ não, các nhà khoa học nhận ra sự tương đồng đáng
kinh ngạc giữa bộ não người với … vũ trụ.
Tất nhiên, đây chỉ là một nhận định đơn thuần về sự
tương đồng cấu trúc giữa tế bào não và vũ trụ, chưa thể đưa ra bất kỳ kết luận
nào khác.
Rốt cục, kính hiển vi hay các phương pháp quan sát
thực nghiệm hiện tại có thể thăm dò thế giới vật chất vi mô, nhưng vẫn chưa đủ
sâu để biết được cái tế bào não đó có thật sự giống vũ trụ hay không về cấu
trúc chi tiết nội bộ.
Tuy nhiên, ngay trong phương pháp tu luyện Phật
gia ở phương Đông cũng từng giảng rằng:
Thân thể người đã được xem như một tiểu vũ trụ, một
vũ trụ thu nhỏ.
Tương tự, Phật gia cũng từng giảng rằng:
Trong một hạt cát có tam thiên đại thiên thế giới.
Hiểu theo bề mặt nghĩa đen, câu này có nghĩa là,
trong một hạt cát có cả một vũ trụ bao la (tam thiên đại thiên thế giới), cũng
chính là nói, hạt cát bản thân nó là một vũ trụ thu nhỏ, khá tương đồng với
cách nói trên của Phật gia.
Thực vậy, nếu quan sát trên kính hiển vi, cách nói
này dường như rất có tính thực tiễn. Lấy ví dụ, cấu trúc phân bổ của Hệ Mặt Trời,
với Mặt Trời ở trung tâm và 9 hành tinh xoay quanh, so với cấu trúc nguyên tử,
với hạt nhân nguyên tử ở trung tâm và các hạt electron dao động xung quanh, là
khá tương đồng.
Thiết nghĩ, vể bản chất khoa học cũng chỉ là một
con đường tìm kiếm chân lý vũ trụ. Dùng cách nào để tìm ra sự thật, hiểu được
chân lý thì cũng đều tốt cả. Máy móc kỹ thuật chỉ là phương tiện hỗ trợ, hiệu
quả sau cùng và kết quả thu được mới là điều quan trọng nhất.
Đối với việc khám phá bản chất của sự vật, tìm ra
bản nguyên của vật chất ở mức tận cùng thâm sâu, một chiếc máy 10 tỷ đô của
CERN là một phương thức khả dĩ. Rốt cục, nó cũng đã tìm ra được hạt Higgs.
Nhưng phải chăng tồn tại những cách thức tiếp cận
khác, như phương pháp tu luyện của cổ nhân, cũng cùng như thế mà đạt được mục
đích tìm kiếm chân lý, hiểu được bản nguyên rốt ráo của vật chất, của sự vật sự
việc?
Bàn về mối tương quan giữa khoa học và Phật giáo,
Einstein từng nói:
“Phật giáo không cần xét lại quan điểm của mình để
cập nhật hóa với những khám phá mới của khoa học. Phật giáo không cần phải từ bỏ
quan điểm của mình để đi theo xu hướng của khoa học, vì Phật giáo bao hàm cả
khoa học cũng như vượt qua khoa học”.
