Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 12 . Nhà máy B

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 12 .  Nhà máy B  

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 05/05/2014.



 ------------------------------------------------------------------------------------------- 

Nhà máy B   

Minh họa: Sandbox Studio



Nhà máy B là những cỗ máy khoa học khám phá các điều kiện của vũ trụ ban đầu bằng cách tạo ra và phân tích số lượng lớn các B meson, hạt có chứa một quark đáy - Dựa trên mô hình va chạm , nhà máy B được thiết kế để sản xuất một số lượng lớn (theo cấp độ $10^9$ )  các meson B và phân tích các đặc tính của chúng.  Các tauon và meson D cũng được sản sinh ra rất nhiều tại nhà máy B , cho phép các nhà vật lý hạt nghiên cứu chính xác các đặc tính của chúng .
Một vai trò khác nữa của các nhà máy B là khảo sát sự khác biệt giữa B meson và phản hạt của chúng để giúp chúng ta hiểu được tại sao vũ trụ bị chi phối bởi vật chất mà không có phản vật chất như hiện nay.

Một nhà máy B dựa trên ba phần chính:
-Một máy gia tốc hạt để sản xuất số lượng lớn các B meson .
-Một máy dò để quan sát sự phân rã meson .
-Sự hợp tác quốc tế của các nhà vật lý hạt và kỹ sư .



Hai nhà máy B hiện đang hoạt động là  máy va chạm PEP-II với máy dò BaBar tại Trung tâm máy gia tốc tuyến tính Stanford SLAC , và máy va chạm KEKB với máy dò Belle , đặt tại Nhật Bản đều được thiết kế và xây dựng trong những năm 1990. Cả hai dựa trên máy va chạm electron-positron với các trung tâm năng lượng khối được điều chỉnh đến đỉnh cộng hưởng Υ (4S) , là mức cao hơn ngưỡng cho phân rã thành hai meson B (cả hai thí nghiệm lấy mẫu dữ liệu nhỏ hơn ở trung tâm năng lượng khối khác nhau ). Các thí nghiệm Belle tại máy va chạm KEKB  ở Tsukuba , Nhật Bản , và các thí nghiệm BaBar tại máy va chạm PEP-II  tại phòng thí nghiệm SLAC ở California , Mỹ , tương ứng đã hoàn thành bộ sưu tập dữ liệu trong năm 2010 và 2008 .

Tỷ lệ và cường độ va chạm electron-positron trong BaBar và Belle tạo ra hàng trăm triệu  B meson mỗi năm. Mỗi giây hoạt động , các nhà máy phân loại thông qua hàng triệu va chạm để xác định vài trăm sự kiện thú vị một cách hiệu quả . Mỗi nhà máy sản xuất hơn 700 đĩa CD giá trị dữ liệu (0,5 terabyte) để phân tích hằng ngày.



Hai nhà máy B hợp tác khổng lồ của thế giới, Belle tại KEK và BaBar tại SLAC, đã hoàn thành nhiệm vụ của mình trong việc tìm kiếm và xác định số lượng những hiện tượng vi phạm CP.
Các nhà máy B mang lại một vụ mùa bội thu các kết quả, bao gồm các quan sát đầu tiên của sự vi phạm CP bên ngoài của các hệ thống kaon , độ đo của các thông số CKM  $|V_{ub}|$  và  $|V_{cb}|$, và các độ đo của meson B  nguyên thủy thuộc họ lepton phân rã  .

Bằng cách khám phá thế giới vi mô, các nhà máy B cho thấy các hiện tượng vũ trụ như nó đã tồn tại gần thời điểm phát sinh của nó.  Đề xuất cho thế hệ tiếp theo nhà máy B bao gồm các thiết kế SuperB được xây dựng ở Frascati gần Rome ở Ý, và Belle II ở Nhật Bản.

Các đại biểu tham dự hội thảo Vật lý lần thứ hai của nhà máy B tổ chức tại KEK vào ngày 17-18, 2010.

Theo  Steve Sekula, MIT

 +++++++++++++++++++++++++++

Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/december-2005january-2006/explain-it-in-60-seconds
2. http://www.physics.uc.edu/~kayk/cpviol/sin2phi1_PR/Belle.html
3. http://legacy.kek.jp/intra-e/feature/2010/BelleBaBarBook.html
4. http://legacy.kek.jp/intra-e/index.html
5. http://en.wikipedia.org/wiki/B-factory
6. http://www-public.slac.stanford.edu/babar/
7. http://belle.kek.jp/



Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 18/01/2015 .




-------------------------------------------------------------------------------------------

 Người có học biết mình ngu dốt. The learned man knows that he is ignorant.

 Victor Hugo.

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 4 . Siêu đối xứng

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 4 . Siêu đối xứng 

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 05/05/2014.


 ------------------------------------------------------------------------------------------- 




Minh họa : Sandbox Studio


 Siêu đối xứng 



Siêu đối xứng là một tính chất được đề xuất của vũ trụ. Siêu đối xứng đòi hỏi tất cả các loại hạt có một hạt siêu đối xứng liên hợp , được gọi là siêu đối tác của nó. Các siêu đối tác là một bản sao lớn của một hạt, có một sự khác biệt quan trọng .

Như chúng ta đã biết tất cả các hạt được xếp vào một trong hai loại : fermion hay boson. Mỗi hạt thuộc một lớp có một siêu đối tác theo cách khác nhau , do đó "sự cân đối siêu đối xứng" này càng làm cho tự nhiên mang tính đối xứng hơn. Ví dụ, siêu đối tác của một electron (một fermion) được gọi là một selectron ( một boson).

Siêu đối xứng mô tả một vũ điệu lớn của các hạt trong vũ trụ, nhưng chúng ta hiện nay chỉ có thể thấy một đối tác từ mỗi cặp của chúng mà thôi . Các hạt không nhìn thấy có thể là nguồn gốc của "vật chất tối" bí ẩn trong thiên hà.

Gợi ý về sự có thể tồn tại vật chất tối trong dữ liệu Fermi - Ảnh NASA 

Vật chất tối được xem như loại vật chất giả thuyết trong vũ trụ, chúng mang thành phần mà chúng ta hiện chưa hiểu được. Vật chất tối không thể quan sát được bằng kính thiên văn hay các thiết bị đo đạc vì nó không phát ra hay phản chiếu đầy đủ các bức xạ điện từ .   Dựa vào những ảnh hưởng hấp dẫn của vật chất tối với chất rắn hoặc các vật chất khác chúng ta có thể nhận ra sự tồn tại của nó  . Các nhà khoa học cho rằng vật chất tối có thể chiếm tới 70%  thành phần cơ bản của vật chất (gồm cả vật chất tối và vật chất thường) tồn tại trong vũ trụ.


Mô phỏng về sự phân bố vật chất tối trong vũ trụ 13,6 tỷ năm trước 
Minh họa Volker Springel, Viện Vật lý thiên văn Max Planck .

Nguồn :  http://science.nationalgeographic.com/science/space/dark-matter/

*Thông tin mới nhất - ngày 03 tháng 4 , 2014 : Các nhà khoa học nói rằng sự va chạm giữa các hạt vật chất tối có thể là nguyên nhân gây ra những tia gamma còn sót phát ra từ trung tâm của thiên hà của chúng ta. [ xem chi tiết  :  http://www.symmetrymagazine.org/article/april-2014/possible-hints-of-dark-matter-in-fermi-data ]

Mặc dù siêu đối tác chưa được quan sát thấy trong tự nhiên, nhưng chúng có thể sớm được sản xuất ra trong các máy gia tốc hạt trên trái đất.

Máy gia tốc hạt CERN - Ảnh : www.universetoday.com

01/03/2005
- Theo   JoAnne Hewett,  Trung tâm gia tốc hạt tuyến tính Stanford




+++++++++++++++++++++++++++

Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/march-2005/explain-it-in-60-seconds
2. http://pdg.web.cern.ch/pdg/cpep/adventure.html
3. http://particleadventure.org/
4. http://vi.wikipedia.org/wiki/Vật_chất_tối


Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 06/05/2014 .


-------------------------------------------------------------------------------------------

 Khoa học là một điều tuyệt vời khi không phải dùng nó để kiếm sống.

 Albert Einstein .

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 3 . E = mc^2

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 3 . $E = mc^2$

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 05/05/2014.


 ------------------------------------------------------------------------------------------- 




Minh họa : Sandbox Studio

$E = mc^2$

Phương trình  $E = mc^2$ của Einstein nói rằng khối lượng (m) tỷ lệ thuận với năng lượng (E) . Việc thừa nhận rằng hai đại lượng này có liên quan với nhau là bước đột phá của thiên tài của Einstein. Tốc độ ánh sáng bình phương ( $c^2$ ) xuất hiện trong phương trình cho chúng ta biết chính xác bao nhiêu năng lượng mà một khối lượng vật chất nhất định có thể cung cấp .

Trong thế giới của các quá trình hạ nguyên tử, khối lượng của các hạt có thể thay đổi thành năng lượng dưới dạng ánh sáng , nhiệt hoặc chuyển động . Tương tự như vậy , năng lượng cũng có thể biến thành khối lượng . Máy gia tốc hạt khai thác ý tưởng này bằng cách đập các hạt chuyển động nhanh với nhau  . Năng lượng cao của các vụ va chạm biến thành các hạt mới, có thể có khối lượng lớn hơn nhiều so với những hạt va chạm ban đầu  .

Mô hình va chạm các hạt năng lượng cao  

Chuyển đổi khối lượng thành năng lượng là mục tiêu theo đuổi của các nhà khoa học phản ứng tổng hợp hạt nhân. Tổng hợp proton và neutron cùng trong một hạt nhân cho kết quả  tổng khối lượng ít hơn khối lượng của các thành phần của nó . Khối lượng thiếu xuất hiện như năng lượng , có thể được khai thác - về nguyên tắc - trích từ : $E = mc^2$ !

Chuyển đổi khối lượng - năng lượng có những hậu quả hết sức sâu rộng. Động cơ xe của bạn được hỗ trợ bởi nhiên liệu hóa thạch , có xuất phát từ các nhà máy phản ứng tổng hợp thời tiền sử . Các nhà máy này có năng lượng từ ánh sáng mặt trời , được sản xuất bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân trong mặt trời.
Mặt Trời tự tạo ra năng lượng của mình bằng cách tổng hợp hạt nhân của hydro thành heli. Trong cốt lõi của nó, mặt trời nung chảy 620 triệu tấn hydro mỗi giây.

Phản ứng nhiệt hạch - Ảnh: SOHO-EIT Consortium, ESA, NASA

Từ khối lượng của nhiên liệu đó động cơ xe hơi chuyển nó thành năng lượng và nhờ đó xe có thể hoạt động .
Vì vậy, xe của bạn , và hầu như tất cả các hoạt động khác trên trái đất , cuối cùng cũng được hỗ trợ bởi công thức nổi tiếng của Einstein : $E = mc^2$  .


01/02/2005
- Theo Peter Meyers , Đại học Princeton


+++++++++++++++++++++++++++

Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/february-2005/explain-it-in-60-seconds
2. http://www.gizmag.com/hiper-nuclear-fusion-project-underway/10162/
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion



Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 06/05/2014 .


-------------------------------------------------------------------------------------------

 Khoa học là một điều tuyệt vời khi không phải dùng nó để kiếm sống.

 Albert Einstein .

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 2 . Kính hấp dẫn .

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 2 . Kính hấp dẫn 

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 02/04/2014.


 ------------------------------------------------------------------------------------------- 




Minh họa : Sandbox Studio

Kính hấp dẫn là một công cụ hữu ích ngày nay luôn được xem như nai nịt cho các nhà vũ trụ học hiện đại : Những vật thể to lớn làm chệch hướng ánh sáng , việc tập trung nó về phía người quan sát và tạo ra đối tượng ở xa xuất hiện phóng đại và bị bóp méo, hoặc thậm chí là nhiều hình ảnh . Thuyết tương đối tổng quát của Einstein cho chúng ta biết chính xác cách thức các tia sáng bị ảnh hưởng bởi không gian bị biến dạng xung quanh một thiên hà hay đám mây vũ trụ hoạt động như một ống kính .

Nguồn : http://www.dlr.de/en/DesktopDefault.aspx/tabid-5089/8554_read-18007/gallery-1/gallery_read-Image.1.9851/

Thật thú vị, tác dụng thấu kính mạnh hơn dự kiến ​​đối với đa số vật thể chúng ta có thể nhìn thấy. Điều này tăng thêm sức nặng cho ý tưởng rằng thành phần chính của các thiên hà và các cụm là các "vật chất tối " không nhìn thấy .


- Bản chất của vật chất tối là không được biết rõ. Một khối lượng lớn bằng chứng cho thấy nó không thể là các hạt baryon, tức là proton và neutron. Mô hình của vật chất tối được ưa chuộng chủ yếu gồm các hạt  lạ được hình thành khi vũ trụ là một phần rất nhỏ của giây đầu tiên . Đối với các hạt như vậy, vấn đề đặt ra là sẽ yêu cầu một phần mở rộng mô hình chuẩn của vật lý hạt cơ bản, có thể là WIMP (các hạt nặng tương tác yếu ), hoặc các axion, hoặc các neutrino vô sinh .

Sự hình dung vật chất tối theo SDSC và NPACI
Nguồn : http://www.startalkradio.net/show/cosmic-queries-dark-matter-and-dark-energy/

Nguồn : http://chandra.harvard.edu/graphics/resources/illustrations/cosmic_time_label.jpg

Mật độ của một thiên hà tăng dần hướng về phía trung tâm của nó , giống như độ dày của đáy của một ly rượu thủy tinh . Trong thực tế, một ly rượu làm nên một mô hình thấu kính hấp dẫn khá tốt  : nhìn vào ly từ trên xuống, qua chân ly hướng vào ánh sáng để phân biệt tác dụng .
Bằng cách nhìn thấy nó làm biến dạng ánh sáng như thế nào , ta có thể tính toán  hình dạng và độ dày kính cần thiết . Theo cùng một cách như vậy , việc quan sát các thiên hà ở xa thông qua ống kính hấp dẫn cho phép sự phân bố mật độ của "vật chất tối"  trong suốt được vạch ra từ một đám hỗn mang . Thấu kính hấp dẫn có thể chưa cho chúng ta biết những gì là "vật chất tối" , nhưng nó chỉ cho chúng ta biết nơi cần phải tìm kiếm .



01/01/2005
- Theo Phil Marshall ,
Viện Vật lý thiên văn hạt và vũ trụ học Kavli .

+++++++++++++++++++++++++++

Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/december-2004january-2005/explain-it-in-60-seconds
2. http://chandra.harvard.edu/resources/illustrations/cosmic_timeline.html
3. http://www.startalkradio.net/show/cosmic-queries-dark-matter-and-dark-energy/
4. The principle of a gravitational lens



Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 06/04/2014 .


-------------------------------------------------------------------------------------------

 Khoa học là một điều tuyệt vời khi không phải dùng nó để kiếm sống.

 Albert Einstein .

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 1 . Phản vật chất

Hiểu vật lý trong 60 giây - Bài 1 . Phản vật chất

Lời nói đầu .


Tạp chí Symmetry trình bày rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong Vật lý hiện đại với những ý tưởng , bài viết , công trình lý thuyết lẫn thực nghiệm của tập thể các nhà khoa học hàng đầu hiện nay trên thế giới . Chuyên mục " Hiểu biết Vật lý trong 60 giây " tổng hợp một số bài viết ngắn gọn , súc tích và đầy tính đột phá trong việc giải thích các cơ chế vật lý nhằm giúp người đọc dễ dàng tiếp cận những thông tin mới mẻ . Tác giả của những bài viết này hiện đang công tác tại các Trung tâm nghiên cứu , Viện Khoa học và các trường Đại học danh tiếng nên nguồn thông tin luôn được cập nhật thường xuyên .
 Xin trân trọng giới thiệu đến bạn đọc .




Trần hồng Cơ .
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 02/04/2014.

 ------------------------------------------------------------------------------------------- 

Minh họa : Sandbox Studio

Phản vật chất được tạo thành từ các hạt bằng nhau nhưng có đặc điểm trái ngược với các hạt vật chất thông thường . Hãy xét sự tương tự sau đây : chúng ta đào một cái lỗ , và làm thành một ngọn đồi với đất đá bạn đã khai quật. Lỗ và đồi bằng nhau nhưng có đặc điểm ngược lại  - khối lượng đất đá bồi thêm thành ngọn đồi , và của các lỗ, nơi đất đá bị đào lên . Đối với các hạt , các tính chất như điện tích là đối dấu với phản hạt - một điện tích dương , một điện tích âm .

Ngoài ra, phản vật chất sẽ triệt tiêu các đối hạt của nó trong một vụ nổ năng lượng , giống như đất đá ngọn đồi sẽ lấp đầy vào các lỗ , để biến thành không còn gì  cả .

Khi một hạt vật chất và phản vật chất hạt gặp nhau, chúng triệt tiêu diệt thành năng lượng thuần !

Vũ trụ dường như chứa một lượng không đáng kể các phản vật chất, mặc dù kỳ vọng rằng cả hai cần phải có được tạo ra bằng nhau trong suốt quá trình Big Bang. Vì vậy, tất cả các phản vật chất đi đâu?

          

Chú thích : Trong hình ảnh tổng hợp của tinh vân Con Cua , vật chất và phản vật chất được đẩy gần với tốc độ của ánh sáng bởi ẩn tinh Con Cua . Những                                                                                                                                                                             hình ảnh trích từ Đài quan sát Chandra X -ray của NASA và Kính viễn vọng không gian Hubble .Ảnh: NASA / Getty Images
Nguồn : http://science.howstuffworks.com/antimatter1.htm

 Một lời giải thích khả dĩ là một sự khác biệt tinh tế và bất ngờ về các thuộc tính của vật chất và phản vật chất , dẫn đến một lượng vật chất thừa còn sót sau cơn đại hồng thủy ban đầu của sự hủy diệt vật chất - phản vật chất  .

Các nhà thực nghiệm tại CERN, Fermilab , SLAC và KEK đang sản xuất phản vật chất trong máy gia tốc hạt để tìm kiếm và nghiên cứu sự khác biệt này . Phản vật chất cũng có các ứng dụng y tế trong thực tế cuộc sống , chẳng hạn như chụp cắt lớp phát xạ positron - PET scan .

Hình ảnh của một máy chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) điển hình .
Nguồn : http://en.wikipedia.org/wiki/File:ECAT-Exact-HR--PET-Scanner.jpg

Nhưng vì việc sản xuất phản vật chất thậm chí với số lượng rất nhỏ là rất khó khăn , nên tiếc thay sẽ không thể cấp nguồn cho bất kỳ tổ hợp phi thuyền Starship nào trong tương lai sử dụng phản vật chất .

Mô hình phi thuyền Phase_II_Enterprise -
 Nguồn : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Phase_II_Enterprise.jpg

01/11/2004
- Theo Michael Doser , CERN

+++++++++++++++++++++++++++


Nguồn :
1. http://www.symmetrymagazine.org/article/octobernovember-2004/explain-it-in-60-seconds
2. http://science.howstuffworks.com/antimatter1.htm
3. http://www.particleadventure.org/antipreface.html



Trần hồng Cơ
Tham khảo - Trích lược .
Ngày 04/04/2014 .



 ------------------------------------------------------------------------------------------- 

 Khoa học là một điều tuyệt vời khi không phải dùng nó để kiếm sống. 

 Albert Einstein .