Phóng to

Toà đại sảnh Wilson

TTCN - Hội nghị Lepton - Photon 2003 về vật lý hạt cơ bản tại Fermilab thu hút hơn 800 nhà vật lý từ khắp thế giới. VN ta duy nhất chỉ có một nhà vật lý về máy gia tốc được mời dự: giáo sư Nguyễn Mộng Giao ở Phân viện Vật lý TP.HCM, hiện đang làm việc tại Fermilab.

Làng Fermilab không hề xây nhà cao tầng, chỉ toàn những ngôi nhà trệt, vách gỗ sơn xanh hoặc đỏ, khung cửa kính sơn trắng, nằm rải rác giữa những bãi cỏ rộng, bên rặng cây xanh rì. Đây là nơi lưu trú dành cho các nhà vật lý từ xa đến cộng tác ngắn hạn.

Tại Fermilab, bên cạnh 2.200 nhà vật lý và kỹ sư trong biên chế có mặt thường xuyên, mỗi năm trung bình còn có hơn 2.300 nhà vật lý từ 34 bang nước Mỹ cũng như từ 29 nước và vùng lãnh thổ, trong đó có VN, đến tham gia nghiên cứu một thời gian.

Khuôn viên của phòng thí nghiệm máy gia tốc Fermi rộng tới 2.754 ha, tức gấp năm lần diện tích hồ Tây, Hà Nội.

Fermilab là tên gọi tắt của Fermi National Accelerator Laboratory (phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia Fermi). Enrico Fermi (1901 - 1954) được coi là một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất thế kỷ 20, người Ý gốc Mỹ, đã từng là giáo sư Đại học Pisa và Đại học Roma.

Năm 1938, nhân cơ hội đến Thụy Điển nhận giải Nobel, ông không trở về Ý mà đi thẳng sang Mỹ để tránh hiểm họa phát xít Mussolini. Những năm sau đó, ông giảng dạy tại Đại học Columbia (New York) và Đại học Chicago. Chính tại Chicago, năm 1942 ông sáng chế “pin nguyên tử” mà ngày nay được gọi một cách rõ ràng hơn là “lò phản ứng hạt nhân”, mở đường cho việc sử dụng năng lượng hạt nhân vào mục đích hòa bình cũng như, tai hại thay, chế bom nguyên tử! Mặc dù điều tai hại ấy ở ngoài ý nguyện của ông. Ông cũng là người đầu tiên phác thảo mô hình máy gia tốc. E. Fermi qua đời tại Chicago năm 1945. Tên tuổi ông đi vào các giáo trình vật lý bậc đại học cũng như sách chuyên khảo vật lý dành cho nghiên cứu sinh.

Tevatron 2.000 tỉ điện tử - volt ở Fermilab hiện là cỗ máy gia tốc mạnh nhất thế giới. Vận hành 24/24 giờ mỗi ngày, bảy ngày một tuần, Tevatron có đường ống dẫn hạt dài 6,4km, gần bằng con đường nhựa chạy quanh hồ Tây, Hà Nội. Cỗ máy gia tốc này thật ra là một hệ thống gồm hơn 40.000 máy móc, thiết bị cực kỳ phức tạp, được lắp đặt trong một đường hầm trông tựa như đường xe điện ngầm, cao bằng ba tầng nhà nằm trong lòng đất, với những cuộn nam châm siêu dẫn (điện trở bằng 0) có chức năng uốn cong đường bay của các chùm hạt theo hình vòng.

Phóng to

Tác giả chụp ảnh lưu niệm dưới quốc kỳ VN với giáo sư Nguyễn Mộng Giao (giữa) và giáo sư Boaz Klima (phải) trước ngôi nhà của giáo sư Nguyễn Mộng Giao ở “làng Fermilab”

Chùm proton và chùm phản proton được gia tốc ngược chiều nhau, trong những ống dẫn tách biệt, cho tới khi đạt tới vận tốc bằng 99,99999% vận tốc ánh sáng, tức là xấp xỉ... 300.000km/giây! Không chỉ đối với người đi xe đạp, mà cả người ngồi trên máy bay phản lực Boeing 777 cũng khó tưởng tượng nổi một vận tốc như thế!

Hai chùm hạt và phản hạt bay ngược chiều nhau va chạm trực diện ở hai nơi có xây dựng hai phòng thí nghiệm mang tên CDF và Dzero. Đó là hai tòa nhà ba tầng, phần lớn nằm dưới mặt đất, bên trong mỗi tòa nhà lắp đặt một chiếc máy dò rất lớn, nặng 4.540 tấn. Các chùm proton và phản proton, khi va chạm mạnh, ở vùng năng lượng cực lớn, tạo ra những cơn “mưa rào” mảnh vỡ. Máy dò giúp các nhà vật lý săn tìm từ trong những “mảnh vỡ” ấy một số loại hạt mới, khám phá ngày càng sâu hơn những bí ẩn của hạt nhân nguyên tử. Năm 1977, Fermilab lần đầu tiên “thấy” hạt quark đáy, và năm 2000, hạt neutrino lau.

Tôi đến thăm Dzero, nơi anh Giao đang cùng làm việc với các nghiên cứu sinh Trần Minh Ngọc và Nguyễn Phước Xuân - học trò của anh. Trước đây, cũng tại Dzero, anh đã từng hướng dẫn hai nghiên cứu sinh Hoàng Thị Kiều Trang và Đỗ Hân.

Giáo sư Boaz Klima, người lãnh đạo Dzero, hướng dẫn tôi. Phần lớn ngôi nhà nằm dưới mặt đất, ngay trên đường ống dẫn hạt của máy gia tốc. Chính tại nơi đây hai chùm hạt và phản hạt va chạm nhau. Anh Giao cùng học trò trực tiếp làm thí nghiệm, hoàn thiện các phương pháp đo đạc trên máy dò để săn lùng hạt Higgs.

Nguyễn Mộng Giao là nhà vật lý thực nghiệm được đào tạo tại Viện Liên hiệp nghiên cứu hạt nhân Dubna, sáu năm làm việc tại Viện Serpukhov, Liên Xô (cũ) với cỗ máy gia tốc 76 tỉ điện tử -volt, lúc đó là cỗ máy gia tốc mạnh nhất thế giới. Những năm gần đây, anh thường được mời cộng tác nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu hạt nhân châu Âu ở Genève (1994, 1995), Viện Năng lượng hạt nhân quốc gia Ý (1996), Viện Nghiên cứu năng lượng cao quốc gia Nhật Bản (1998), Trung tâm quốc tế vật lý lý thuyết Trieste, Ý (1999, 2002, 2003)... Là học trò gần gũi của Pavel Cherenkov - nhà vật lý Nga lỗi lạc nhận giải Nobel năm 1958 do khám phá ra “hiệu ứng Cherenkov”, Nguyễn Mộng Giao là tác giả của hơn 50 công trình công bố trên các tạp chí vật lý của Nga, Mỹ, Đức, Bulgaria...

Tại trung tâm vật lý năng lượng cao lớn nhất thế giới, anh đề xuất một phương pháp mới được trình bày trong nhiêu công trình khoa học, được công bô trên nhiêu tạp chí khoa học có uy tín và được đưa vào thực nghiệm.

Ngày 31-7-2001, anh Giao nhận được một bức thư từ người phát ngôn Phòng thí nghiệm Dzero công nhận anh và các đồng nghiệp trong nhóm nghiên cứu vật lý năng lượng cao thuộc Phân viện Vật lý TP.HCM trở thành thành viên chính thức của Phòng thí nghiệm Dzero thuộc Fermilab.Từ hôm ấy quốc kỳ VN được kéo lên tại Dzero trong những ngày hội họp, những ngày bình thường thì được treo tại gian phòng lớn của trung tâm vật lý này, nơi có hàng nghìn nhà bác học thuộc nhiều quốc tịch đến làm việc. Cho tới nay chỉ có bốn nước châu Á giành được vinh dự đó là Trung Quốc, Ân Độ, Hàn Quốc, Việt Nam (Nhật Bản là thành viên một phòng thí nghiệm khác cũng thuộc Fermilab).