Brian Cox diễn thuyết về cỗ máy siêu gia tốc của CERN.

Đây là máy gia tốc hạt lớn (LHC) Có chu vi 27 km; Đó là thử nghiệm khoa học lớn nhất từng có. Hơn 10,000 nhà vật lý, kỹ sư từ 85 nước trên thế giới cùng hợp sức suốt vài thập kỷ qua để xây dựng cỗ máy này. Cái chúng tôi làm là gia tốc các proton -- Hidro nguyên tử -- khoảng 99.999999 phần trăm tốc độ ánh sáng. Đúng không? Ở tốc độ đó, chúng đi xung quanh chu vi 27 km đó 11,000 lần trên giây. Và chúng tôi cho chúng va chạm với 1 tia proton khác nữa đi vào hướng ngược lại. Chúng tôi cho chúng va chạm bên trong những máy phân tích khổng lồ.

Chúng cơ bản là các camera kỹ thuật số. Và đây là cái tôi đang làm việc, ATLAS. Bạn có cảm giác về kích cỡ-- bạn có thể chỉ thấy những tiêu chuẩn kích cỡ Châu Âu bên dưới.

(Tiếng cười)

Bạn có cảm giác về kích cỡ -- 44 mét bề rộng, đường kính 22 mét, nặng 7,000 tấn. Và chúng tôi tái hiện lại các điều kiện ít hơn một phần tỷ của 1 giây sau khi vũ trụ ra đời -- lên tới 600 triệu lần/ 1 giây bên trong máy phân tích đó -- những con số khổng lồ. Và nếu bạn thấy những mẩu kim loại ở đó-- đó là các miếng nam châm khổng lồ mà uốn cong các hạt điện tích, do đó nó có thể đo tốc độ di chuyển của chúng. Đây là bức ảnh khoảng 1 năm trước đây. Các miếng nam châm ở trong đó. Và, 1 lần nữa, tiêu chuẩn EU theo kích thước người thật, so sánh và bạn sẽ ước lượng được tỉ lệ. Ở trong đó, các vụ nổ Big Bang nhỏ sẽ được hình thành, đâu đó vào mùa hè năm nay.

Thực sự, sáng nay, tôi nhận được email thông báo hôm nay chúng tôi vừa hoàn thành công việc xây dựng mảnh cuối cùng của ATLAS. Nên hôm nay công việc sẽ được hoàn thành. Tôi muốn nói rằng tôi đã lên kế hoạch cho TED, nhưng tiếc là không được. Thật trùng hợp lại đúng vào ngày hôm nay.

(Vỗ tay)

Vâng, đó là 1 thành tựu tuyệt vời. Bạn có thể hỏi,"Tại sao? Tại sao lại hình thành các điều kiện giống với ít hơn một phần tỷ giây sau khi vũ trụ ra đời?" Chà các nhà vật lý hạt không là gì nếu không tham vọng. Và mục đích của ngành vật lý hạt là hiểu được mọi thứ được làm từ cái gì, và làm thế nào mà vật chất lại dính vào nhau. Và khi nói đến "mọi thứ", tôi muốn nói đến bạn và tôi, trái đất, mặt trời, hàng trăm tỉ mặt trời trong dải ngân hà của chúng ta và hàng trăm tỉ dải ngân hà khác trong vũ trụ có thể quan sát được. Mọi thứ một cách tuyệt đối.

Nào, bạn có thể nói," Ok, nhưng tại sao không chỉ nhìn nó? Bạn biết đó? Nếu bạn muốn biết tôi làm từ gì, hãy nhìn tôi đây này." Chà, chúng tôi thấy rằng khi bạn nhìn lại đúng lúc, vũ trụ ngày càng nóng hơn, đặc hơn và đơn giản hơn. Nào, tôi không biết lý do thự sự nào giải thích cho điều đó, nhưng có vẻ điều đó đúng. Quay trở lại buổi bình minh của vũ trụ, chúng tôi tin nó rất đơn giản và dễ hiểu. Tất cả sự phức tạp này dẫn tới những thứ tuyệt vời đó-- não người -- là tài sản của một vũ trụ già nua giá lạnh và tinh vi. Trở lại vạch xuất phát, ở 1/1 tỉ giây đầu tiên, chúng tôi tin, hay chúng tôi quan sát được, nó rất đơn giản.

Nó gần như là tưởng tượng có 1 bông hoa tuyết trong tay bạn, và bạn nhìn nó, và nó là 1 vật thể phức tạp cực kỳ nhưng cũng rất đẹp. Nhưng khi bạn đun nóng , nó sẽ tan chảy thành một vũng nước, và bạn sẽ có thể thấy nó thực sự được hình thành từ H2O, nước. Vậy nó cùng một cảm giác tương tự khi chúng ta nhìn lại đúng lúc để hiểu được vũ trụ hình thành từ cái gì. Và như ngày nay, nó được tạo ra từ những thứ này. Chỉ là 12 hạt vật chất, dính với nhau bởi 4 lực tự nhiên. Hạt quark, các hạt màu hồng này, tạo nên proton và neutron 2 hạt này tạo nên hạt nhân nguyên tử trong cơ thể bạn. Electron -- thứ mà quay xung quanh hạt nhân -- được giữ trong quỹ đạo bởi lực điện từ photon mang lực điện từ. Hạt quark dính với nhau bởi các thứ khác có tên gluon.

Và những anh chàng này, đây, là lực hạt nhân yếu, có lẽ là chúng ta ít biết đến nhất. Nhưng thiếu nó, mặt trời sẽ không chiếu sáng. Và khi mặt trời chiếu sáng, bạn có số lượng dồi dào các vật được gọi là hạt neutrino đổ xuống. Nếu bạn nhìn ngón tay cái của mình -- khoảng diện tích 1 xentimet vuông -- có thứ gì đó có thứ gì đó như là 60 tỉ hạt neutrino trên 1 giây từ mặt trời, di chuyển qua mỗi xentimet vuông cơ thể bạn. Nhưng bạn không cảm nhận được vì lực yếu đúng như tên gọi của nó. phạm vi rất ngắn và rất yếu, nên chúng chỉ bay qua cơ thể bạn thôi.

Và những hạt này đã được phát hiện trong thế kỷ gần đây. Hạt đầu tiên, electron, được phát hiện năm 1897, và hạt cuối cùng, tau neutrino, vào năm 2000. Tôi đang định nói, trên đường ở Chicago. Tôi biết đó là 1 nước lớn, Mỹ nhỉ? Trên đường. Tương tự với vũ trụ, nó chỉ ở trên đường.

(Tiếng cười)

Cái này được phát hiện năm 2000, nên bức ảnh này còn tương đối mới. Một trong những điều tuyệt vời, thực ra tôi thấy, rằng khi chúng ta khám phá bất cứ cái nào trong số chúng, khi bạn nhận ra chúng nhỏ bé đến chừng nào. Chúng là 1 bước tiến về kích cỡ từ toàn bộ vũ trụ có thể quan sát được. Khoảng 100 tỉ dải ngân hà, cách 13,7 tỉ năm ánh sáng -- 1 bước tiến về kích cỡ từ nó tới Montery, tương tự như từ Monterey tới những hạt này. tinh xảo đến từng chi tiết, và tuy nhiên chúng tôi đã khám phá ra tập hợp hoàn chỉnh.

Một trong những tiền bối nổi tiếng nhất của tôi tại trường Đại học Manchester, Ernest Rutherford phát hiện ra hạt nhân nguyên tử, từng nói thế này," Khoa học tất cả chỉ là vật lý hay là sưu tập tem." Tôi không cho ông có ý xúc phạm các ngành khoa học còn lại, mặc dù ông đến từ New Zealand, cho nên điều đó cũng có thể.

(Tiếng cười)

Nhưng ý ông là những gì chúng ta đã làm là sưu tập tem ở đó-- OK, chúng ta đã khám phá ra các hạt, nhưng trừ khi bạn hiểu lý do đằng sau cho dạng đó -- tại sao nó có kết cấu như vây? bạn thực sự đã sưu tập tem-- chứ không phải làm khoa học. May thay, chúng ta có 1 trong những thành tựu khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 20 để củng cố mẫu đó. Đó là các định luật Newton về vật lý hạt. Nó được gọi là "mô hình tiêu chuẩn" -- biểu thức toán học đơn giản, đẹp đẽ. Bạn có thể dán nó vào mặt trước áo phông, trông rất chi là duyên dáng. Đây này

(Tiếng cười)

Tôi đã ăn gian 1 chút vì tôi đã làm rộng nó ra với các chi tiết đẹp. Biểu thức này cho phép bạn tính toán mọi thứ diễn ra trong vũ trụ chứ không chỉ là trọng lực -- mà diễn ra trong vũ trụ. Vậy, bạn muốn biết tại sao bầu trời màu xanh, tại sao hạt nhân nguyên tử dính với nhau về nguyên tắc, bạn có 1 chiếc máy tính đủ lớn -- tại sao DNA lại có hình dạng như thế. Về nguyên tắc, bạn có thể tính toán điều đó từ biểu thức đó.

Nhưng có 1 vấn đề. Có ai có thể nhìn thấy cái gì đây không? Một chai sâm banh cho người nói đươc nào. Tôi sẽ làm nó dễ hơn, thực ra bằng cách chỉ ra dòng này. Cơ bản, mỗi thuật ngữ này để chỉ vài 1 hạt nào đó. Nên Ws để chỉ Ws, và chúng dính với nhau như thế nào. Những hạt này mang lực yếu, các hạt Zed, tương tự thế. Nhưng có 1 ký hiệu phụ trong biểu thức này: H. Đúng vậy, H. H viết tắt cho hạt Higgs. Các hạt Higg chưa được phát hiện. Nhưng chúng rất cần thiết, thực sự cần thiết để biểu thức toán học đó có nghĩa. Các phép tính tinh vi đến từng chi tiết mà chúng ta có thể làm với biểu thức tuyệt vời đó sẽ là không thể nếu thiếu 1 thứ nữa. Đó là 1 dự đoán -- suy đoán về 1 hạt mới.

Nó làm gì? Chúng tôi có thời gian dài đễ nghĩ ra những tương đồng tốt. Trở lại những năm 80, khi chúng tôi cần tiền cho dự án LHC từ chính phủ Anh, Thủ tướng Margaret Thatcher thời ấy nói, "Nếu các anh có thể giải thích bằng ngôn ngữ mà 1 chính trị gia có thể hiểu cái quái mà các anh đang làm, các anh sẽ nhận được tiền. Tôi muốn biết cái hạt Higg này nó làm gì." Và chúng tôi đi đến với sự tương đồng này và nó có vẻ ổn. Cái mà hạt Higgs làm là nó cho các hạt cơ bản khối lượng. Và bức tranh này là toàn bộ vũ trụ -- và không có nghĩa chỉ là không gian, nó bao gồm tôi, và bên trong cơ thể bạn -- toàn bộ vũ trụ tràn ngập trường Higg. Các hạt Higg.

Sự tương đồng là những người này trong 1 căn phòng sẽ là các hạt Higg. Bây giờ, khi 1 hạt di chuyển qua vũ trụ, nó có thể tương tác với các hạt Higg. Nhưng hãy tưởng tượng ai đó không nổi tiếng di chuyển qua căn phòng. Thì mọi người sẽ lờ đi, không để ý đến. Người đó cứ đi qua căn phòng rất nhanh, bằng tốc độ ánh sáng. Người đó vô trọng lượng. Và hãy tưởng tượng ai đó cực kỳ quan trọng nổi tiếng và thông minh bước vào phòng. Mọi người vây quanh người đó và lối vào thì tắc nghẽn. Gần như người đó bị nặng hơn. Anh ta có thêm trọng lượng. Đó chính xác là cơ chế làm việc của Higg. Bức ảnh này là electron và hạt quark trong cơ thể bạn và trong vũ trụ quanh ta nặng và lớn vì chúng được các hạt Higg bao quanh. Chúng đang tương tác với trường Higg.

Nếu bức hình đó là đúng, thì chúng ta phải phát hiện ra chúng trong LHC. Nếu nó không đúng -- bởi vì nó khá là một cơ chế phức tạp, mặc dù nó là thứ đơn giản nhất chúng tôi có thể nghĩ được-- thì bất kể chức năng của Higg là gì kiểu gì nó cũng phải xuất hiện ở LHC. Đó là 1 trong các nguyên nhân tối ưu lý giải tại sao chúng tôi đã xây dựng cỗ máy khổng lồ này. Tôi rất vui vì bạn đã nhận ra Margaret Thatcher. Thực ra, tôi đã nghĩ đến việc làm cho nó quan trọng về mặt văn hóa, nhưng -- (Tiếng cười) dẫu sao. Vậy, đó là 1 hạt. Quan trọng đó là lời đảm bảo cho phát hiện của LHC.

Có nhiều thứ khác nữa. Các bạn đã nghe đến nhiều vấn đề lớn trong ngành vật lý hạt. Một trong số đó bạn đã nghe nói đến : vật chất tối, năng lượng tối. Có 1 vấn đề khác nữa, là các lực trong tự nhiên -- nó khá đẹp, thực sự là-- khi bạn quay trở lại đúng thời điểm trong quá khứ, chúng thay đổi mạnh mẽ. Chúng thay đổi mạnh mẽ. Lực điện từ, lực giữ chúng ta gần nhau, mạnh hơn khi bạn đi tới nhiệt độ cao hơn. Lực mạnh, lực hạt nhân mạnh giúp các nhân dính với nhau, trở nên yếu đi. Và bạn đang thấy mô hình tiêu chuẩn -- bạn có thể tính toán mức độ thay đổi của chúng -- là các lực -- 3 lực chứ không chỉ mỗi trọng lực -- gần như đến cùng nhau ở 1 điểm. Như thể có 1 siêu lực, trở lại lúc khởi điểm của thời gian. Nhưng chúng bỏ lỡ.

Nào, có 1 giả thuyết có tên siêu đối xứng, gấp đôi số lượng các hạt trong mô hình tiêu chuẩn. Cái này mới đầu nhìn trông chẳng đơn giản tí nào. Nhưng thực ra, với giả thuyết này, chúng ta thấy rằng các lực tự nhiên dường như hợp nhất với nhau, trở lại vụ nổ Big Bang. Lời dự đoán cực kỳ đẹp. Mô hình không được xây dựng để làm việc đó, nhưng nó lại thực hiện. Và các hạt siêu đối xứng đó là ứng cử viên rất mạnh cho vật chất tối. Thế nên 1 giả thuyết hết sức thuyết phục rằng đó là ngành vật lý chính thống. Và nếu tôi đặt tiền vào đó, tôi sẽ đặt tiền vào -- theo 1 cách rất không khoa học -- rằng các hạt đó sẽ sinh sản trong LHC. Nhiều thứ khác nữa mà LHC có thể khám phá ra.

Nhưng trong vài phút cuối này, tôi muốn mọi người nhìn nhận từ 1 góc độ khác. về điều mà theo tôi -- về ý nghĩa thực sự của ngành vật lý hạt đối với tôi -- ngành vật lý hạt và vũ trụ học. Và theo tôi nó đã cho chúng ta 1 câu chuyện kể tuyệt vời -- gần như 1 câu chuyện về tạo hóa, -- về vũ trụ, từ ngành khoa học hiện đại trong suốt vài thập kỷ gần đây. Và nó xứng đáng, theo tinh thần của bài diễn thuyết của Wade Davis, để ít nhất là được ngang tầm với các câu chuyện tuyệt vời về tạo hóa của những con người của vùng cao Andes và phía Bắc băng giá. Theo tôi, đây là 1 câu truyện về sự tạo hóa, tuyệt vời không kém.

Câu chuyện là thế này : chúng ta biết rằng vũ trụ bắt đầu cách đây 13.7 tỉ năm, trong tình trạng nóng và đặc, nhỏ hơn nhiều so với 1 nguyên tử. Nó bắt đầu mở rộng khoảng gấp 1 triệu tỉ tỉ tỉ tỉ tỉ trên 1 giây -- Tôi nghĩ là tôi đã hiểu đúng -- sau vụ nổ Big Bang. Trọng lực tách ra khỏi các lực khác. Vũ trụ sau đó trải qua 1 đợt mở rộng theo số mũ được gọi là đợt bơm phồng. Trong khoảng 1/ 1 tỉ giây đầu tiên, Trường Higg nhảy vào và các hạt quark và gluon, electron tạo ra chúng ta , có khối lượng. Vũ trụ bắt đầu mở rộng và nguội đi. Sau 1 vài phút, có khí H2 và He trong vũ trụ. Chỉ có vậy. Vũ trụ có khoảng 75% là H2, 25% He. Và ngày nay vẫn vậy.

Nó bắt đầu mở rộng khoảng 300 triệu năm. Sau đó ánh sáng bắt đầu đi qua vũ trụ. Vũ trụ đủ lớn để trở nên trong suốt khi ánh sáng đi qua, và đó là những gì chúng ta thấy trong sóng hiển vi nền vũ trụ mà George Smoot đã mô tả như đang nhìn vào mặt của Chúa. Sau khoảng 400 triệu năm, ngôi sao đầu tiên hình thành, và H2 và He bắt đầu tham gia quá trình tạo ra các nguyên tố nặng hơn. Vậy, các nguyên tố của sự sống -- C, O2 và Fe, tất cả các nguyên tố chúng ta cần để tạo nên con người -- thì tạo ra các thế hệ sao đầu tiên, sau đó hết nhiên liệu, nổ tung, kéo các nguyên tố đó trở lại vũ trụ. Sau đó chúng lại đổ vào thế hệ sao và hành tinh khác.

Và trên 1 số hành tinh đó, O2 được tạo ra trong thế hệ sao đầu tiên có thể hợp nhất với H2 để hình thành nước, nước ở thể lỏng trên bề mặt. Trên ít nhất là 1 hành tinh, và có thể chỉ có duy nhất 1 trong số đó, sự sống nguyên sơ được tiến hóa, kéo dài hơn 1 triệu năm, những thứ đó tiến hóa có dáng đi thẳng, và để lại dấu chân cách đây khoảng 3.5 triệu năm ở các vùng đầm lầy ở Tanzania, và cuối cùng đặt 1 dấu chân trên 1 thế giới khác nữa. Và đã xây dựng nền văn minh này, bức tranh tuyệt vời này, chuyển bóng tối thành ánh sáng, và bạn có thể thấy nền văn minh từ không gian. Như 1 trong những vị anh hùng vĩ đại của tôi, Carl Sagan từng nói, có những thứ -- và thực ra, không chỉ những thứ đó, nhưng tôi đã nhìn xung quanh -- có những thứ, như tên lửa Saturn V, và Sputnik, DNA, văn học, khoa học -- có những thứ mà các nguyên tử H2 làm khi được cho 13.7 tỉ năm.

Hết sức nổi bật. Và các định luật vật lý. Đúng không? Các định luật đúng của vật lý -- chúng cân bằng 1 cách hoàn hảo. Nếu lực yếu đã khác 1 chút thì C và O2 sẽ không bền vững bên trong tâm các ngôi sao, và trong vũ trụ sẽ chẳng có ngôi sao nào. Và tôi nghĩ đó là 1 -- 1 câu chuyện tuyệt vời và đầy ý nghĩa. Cách đây 50 năm thì tôi đã không thể kể câu chuyện đó, vì chúng ta không biết đến nó. Nó khiến tôi cảm thấy rằng nền văn minh kia -- như tôi đã nói , nếu bạn tin các câu chuyện tạo hóa mang tính khoa học, nổi lên thuần khiết là kết quả của các định luật vật lý, và 1 vài nguyên tử H2 sau đó tôi nghĩ, đối với tôi dẫu sao, nó khiến tôi thấy hết sức giá trị.

Vậy, đó là máy gia tốc hạt lớn (LHC). Chắc chắn là, khi LHC hoạt động vào mùa hè này, nó sẽ viết chương tiếp theo của cuốn sách đó. Và tôi chắc chắn sẽ cực kỳ phấn khởi mong đến ngày nó được bật. Xin cảm ơn.

(Vỗ tay)