Dự án sPHENIX được tạo ra để làm việc trên Máy gia tốc Ion nặng tương đối (RHIC) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven (Mỹ). Trong cuộc phỏng vấn với phóng viên "Social Navigator" (MIA "Rossiya Segodnya"), đại diện ban quản lý dự án sPHENIX, Giáo sư Vật lý John Lajoie từ Đại học Iowa (Mỹ) nói về cuộc thí nghiệm mới.
- Thưa Giáo sư Lajoie, dự án sPHENIX mở ra những cơ hội mới nào cho nền khoa học?
— Dự án sPHENIX được tạo ra để nghiên cứu các tính chất vi mô của plasma quark-gluon. Chúng tôi đang tìm hiểu xem các thuộc tính "sóng dài" của trạng thái vật chất mới này có liên quan đến những tính chất vi mô của nó, tức là, nghiên cứu sự tương tác giữa các quark và gluon. Để trả lời câu hỏi này, chúng tôi đặc biệt chú ý đến sự kích thích các tựa hạt (quasiparticles) trong plasma quark-gluon.
Trên thực tế, máy gia tốc Ion nặng tương đối (RHIC) mà chúng tôi sẽ sử dụng để thực hiện các thí nghiệm là phòng nghiên cứu vật lý tương tác mạnh và lý thuyết tương ứng — động lực học lượng tử (phần lý thuyết trường lượng tử mô tả tương tác giữa các quark và gluon).
Ngoài việc nghiên cứu sự va chạm của các hạt nhân nguyên tử, Collider cũng có thể đẩy hạt proton chuyển động đến va chạm với hạt nhân của các nguyên tử khác nhau. Điều này sẽ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn bằng cách nào vật chất hạt nhân đi vào trạng thái plasma quark-gluon. Chúng tôi đang cố gắng làm sáng tỏ nguồn gốc của chất lỏng nóng, dày đặc, tương tác cao và gần như hoàn hảo này. Theo tôi, cuộc nghiên cứu này là cực kỳ thú vị.
Ngoài ra cuộc thí nghiệm này sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu sâu hơn về sắc động lực học lượng tử. Chúng tôi cố gắng nghiên cứu chi tiết cấu tạo proton. RHIC là máy va chạm duy nhất trên thế giới có thể tạo ra va chạm giữa các proton phân cực, điều này cũng rất thú vị.
- Giáo sư đã nói rằng, sự hiểu biết về tương tác mạnh mẽ giữa các hạt nhân liên kết các quark bên trong nucleon có thể dẫn đến cuộc cách mạng trong lĩnh vực công nghệ, cũng như sự hiểu biết về lực điện từ đã từng dẫn đến sự xuất hiện của kỹ thuật điện hiện đại. Những công nghệ mới nào có thể xuất hiện trong cuộc thí nghiệm này?
— Câu hỏi này là rất hay bởi vì bây giờ tôi không biết câu trả lời. Tình hình tương tự đã có vào năm 1865 khi James Clerk Maxwell đề ra các phương trình sau đó đã tạo cơ sở để hiểu các tương tác cơ bản trong tự nhiên. Các phương trình Maxwell tạo ra bức tranh hoàn chỉnh về các giáo trình điện động lực học cổ điển.
Nếu trong năm 1865 có ai đó nêu câu hỏi: 100 năm sau khám phá này — tức năm 1965 — thế giới sẽ như thế nào? thì, theo tôi, không ai có thể dự đoán về chuyến bay lên mặt trăng, thậm chí cả máy tính và chất bán dẫn. Khi đó không ai có thể tưởng tượng được rằng thế giới sẽ trở nên như bây giờ — năng lượng điện phát triển và hỗ trợ cuộc sống con người về mọi mặt. Bởi vì khi đó người ta chưa biết ứng dụng của điện. Tuy nhiên, tất cả những điều này đã xảy ra vì con người đã "thuần hóa" được một trong những lực lượng tự nhiên chính. Và sự hiểu biết về điện động lực dẫn đến một trong những cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật vĩ đại nhất trong lịch sử loài người.
Vì thế, tôi chưa biết quá trình phát triển, tìm hiểu và ứng dụng tương tác hạt nhân mạnh sẽ dẫn đến đâu, nhưng, tôi chắc chắn rằng, kết quả sẽ rất lớn. Sau 100, 150 hoặc 200 năm bộ môn khoa học vật lý hạt nhân sẽ phát triển đến mức nào? Tôi chưa biết. Nhưng tôi rất muốn biết.
- Trong những thí nghiệm như dự án sPHENIX phải có sự hợp tác của các nhà khoa học từ nhiều quốc gia và những khoản tài trợ khổng lồ. Ví dụ, CERN đã tạo ra hình dạng hiện tại của Internet. Liệu có thể nói rằng các dự án như vậy đầu tư vào tương lai của nền văn minh?
— Internet là một sản phẩm phụ bất ngờ của các dự án đầu tư vào vật lý hạt nhân. Khi đó không ai có thể tưởng tượng rằng, đội ngũ các nhà khoa học tài năng với các nguồn tài trợ được phân bổ để giải quyết một trong những vấn đề vật lý phức tạp nhất có thể đồng thời tạo ra tiền thân của mạng Internet. Đây là một phát minh mang tính cách mạng. Nhưng nó đã được tạo ra một cách tình cờ.
Những khám phá "phụ" như vậy vẫn đang diễn ra. Ở trường đại học của chúng tôi có rất nhiều sinh viên. Một số người tiếp tục làm việc như một nhà vật lý sau khi bảo vệ luận án, một số người chuyển đến Phố Wall, một số người đang làm việc tại các công ty Internet. Tức là, các nhà vật lý áp dụng kiến thức của mình trong các dự án trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta.
Các giáo viên dành rất nhiều thời gian cho các cuộc nghiên cứu cùng với sinh viên và muốn để những sinh viên này có thể tiếp tục nghiên cứu của họ. Nhưng, không phải mỗi sinh viên cũng trở thành nhà vật lý. Họ đang làm việc trong những lĩnh vực khác nhau và có những đóng góp cụ thể và thiết thực để phát triển xã hội.
Ở hầu hết các nước phát triển, giáo dục kỹ thuật tại các trường đại học là một trong những động cơ của nền kinh tế hiện đại, sinh viên áp dụng kỹ năng tư duy phê phán để giải quyết vấn đề ở những lĩnh vực khác.
- Một nhà khoa học lừng danh từ trương đại học chúng tôi cũng đã nói lên ý tưởng tương tự như vậy: "Trường MEPhI không dạy cách giải quyết vấn đề mà dạy cách suy nghĩ".
— Đúng vậy. Tôi luôn nói với sinh viên rằng, họ đến trường để học cách suy nghĩ chứ không phải để học vật lý.
Tất nhiên, họ sẽ có đầy đủ kiến thức Vật lý cần thiết, nhưng điều này chỉ là một hiệu ứng bổ sung — một loại phần thưởng. Điều chính — họ học cách suy nghĩ và giải quyết các vấn đề phức tạp. Nhiều sinh viên của tôi sau khi nhận bằng tốt nghiệp bậc thứ nhất chưa nhận thức được rằng họ chưa có kỹ năng giải quyết các vấn đề phức tạp một cách có hệ thống. Nhưng, sau khi nắm vững được kỹ năng này họ sẽ áp dụng nó ở hầu hết mọi lĩnh vực.
- Để nhận được plasma quark-gluon, các nhà khoa học cần đạt tới nhiệt độ cao gấp hàng trăm nghìn lần so với nhiệt độ bên trong lõi của Mặt Trời. Các nhà khoa học dự định tạo điều kiện nào trong dự án sPHENIX?
— Chúng tôi không có kế hoạch thay đổi điều kiện tạo ra plasma quark-gluon. Các điều kiện phụ thuộc chủ yếu vào sự va chạm của các hạt, vào năng lượng của sự va chạm của các hạt nhân. Năng lượng của máy gia tốc Collider sẽ vẫn giữ nguyên. Vào thời điểm va chạm ban đầu, RHIC có nhiệt độ thấp hơn so với Large Hadron Collider (LHC), vì thế trong máy RHIC vật chất đã hình thành ở lại trong khu vực tồn tại các tựa hạt (quasiparticle) trong thời gian dài hơn.
Vì thế, chúng tôi nghĩ rằng, máy RHIC sẽ tạo ra điều kiện thuận lợi nhất cho việc nghiên cứu các ngành vật lý theo dự án sPHENIX. Nếu so sánh quá trình nghiên cứu năng lượng cao hơn trên máy RHIC và máy gia tốc LHC, thì các cuộc nghiên cứu này bổ sung cho nhau. Do đó, các nhà khoa học cần đến cả hai máy va chạm, nhưng, theo ý kiến của chúng tôi, RHIC là hứa hẹn nhất để nghiên cứu sự va chạm của các ion nặng trong những điều kiện nhất định.
Ngoài ra, chúng tôi sẽ nghiên cứu sự va chạm tương tự như trên máy gia tốc hạt PHENIX, nhưng, với số lượng lớn hơn nhiều. Chúng tôi không có ý định tăng nhiệt độ, nhưng chúng tôi sẽ gia tăng số lượng va chạm so với cuộc thử nghiệm PHENIX. Điều vô cùng quan trọng là ghi nhận số lượng va chạm mà chúng tôi đang nghiên cứu.
- Ông có mối liên hệ nào với các nhà vật lý Nga?
— Tôi quen nhiều người trong số họ. Tôi từng làm việc với một số nhà vật lý Nga tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven. Sau đó, khi tôi đến PHENIX trong năm 1997, tôi đã làm quen với nhiều người Nga thông minh và tài năng tham gia vào cuộc thí nghiệm. Nói chung, chúng tôi đã hợp tác rất hiệu quả.
- Ông có ý định thu hút sinh viên, nghiên cứu sinh và những nhà khoa học trẻ từ Đại học MEPhI để làm việc với dữ liệu của ông hay không?
— Nhất định sẽ làm như vậy. Đây là lý do tôi đang ở đây. Chúng tôi đang tìm cách thu hút các đại diện của MEPhI tham gia vào các cuộc thử nghiệm của chúng tôi.
Bất kỳ giáo sư nào cũng biết rằng, tất cả những công việc khó khăn nhất trong khoa học được thực hiện bởi các nghiên cứu sinh và các nhà khoa học trẻ. Họ phân tích dữ liệu, hiệu chuẩn máy dò, thực hiện tất cả các hoạt động phức tạp để phân tích dữ liệu của các cuộc thử nghiệm. Và chúng tôi luôn thiếu những người trẻ có trình độ thành thạo.
Về lâu dài, chúng tôi rất muốn mang đến cho các bạn sinh viên năm cuối, nghiên cứu sinh và những nhà khoa học trẻ của trường MEPhI nhiều cơ hội tham gia vào việc phân tích dữ liệu, để có nhiều người trẻ tham gia dự án này.
