Một dự án lớn đang được xây dựng ở một góc xa xôi của Nhật Bản, tiêu tốn hơn nửa tỷ đô la và sẽ là dự án lớn nhất thế giới thuộc loại này. Công trình trên đã được phát triển hơn 20 năm, cao hơn 80m và rộng gần 70m, tuy nhiên, công trình khổng lồ này không dễ bị phát hiện vì nó thực sự ẩn sâu trong cảnh quan. Vậy đây là gì, tại sao Nhật Bản lại khoét núi để xây nhà?
Vũ trụ được tạo thành từ các hạt hạ nguyên tử cực nhỏ, chẳng hạn như neutrino
Đầu tiên chúng ta hãy tìm hiểu một chút về các hạt trong vũ trụ. Vũ trụ của chúng ta được tạo thành từ các hạt hạ nguyên tử nhỏ bé, chẳng hạn như quark, boson và loại nhỏ nhất trong số chúng là neutrino. Neutrino hành xử theo một cách khá kỳ lạ. Chúng bay trong không gian nhưng không tương tác với vật chất khác. Hàng tỷ hạt đi qua cơ thể con người mà không ảnh hưởng đến con người. Nếu chúng ta hiểu điều đó xảy ra như thế nào, về cơ bản nó có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về vũ trụ.
Tuy nhiên, là những hạt nhỏ nhất trong vũ trụ nên chúng rất khó phát hiện. Một cách để phát hiện chúng là cho các hạt lớn hơn va chạm với nhau ở tốc độ cao và ghi lại phản ứng. Đó là điều xảy ra trong Máy Va chạm Hadron Lớn tại CERN.
Một cách khác để nghiên cứu chúng là lắng nghe, nghe có vẻ dễ dàng. Nhưng để có được kết quả lý tưởng thì cần phải có một nơi xa xôi và rất yên tĩnh. May mắn thay, Nhật Bản có những không gian như vậy. Núi Nijuugo được chọn làm nơi xây dựng Hyper-Kamiokande – một dự án thử nghiệm trị giá 600 triệu USD do Đại học Tokyo dẫn đầu và được các nhà nghiên cứu từ 21 quốc gia hỗ trợ.
Khi hoàn thành, nó sẽ là đài quan sát neutrino lớn nhất thế giới và là một công trình xây dựng ngoạn mục của Nhật Bản. Hyper-Kamiokande bao gồm một cấu trúc hình trụ khổng lồ được khắc vào đá, có lối vào bằng đường hầm ở trên cùng và một đường hầm phụ ở chân đế. Với chiều cao 88m và rộng 69m, cấu trúc này đủ lớn để chứa toàn bộ chiếc Boeing 747.
Kế hoạch xây dựng Hyper-Kamiokande bắt đầu hình thành vào năm 1999, sau đó, vào tháng 5 năm 2021, sau hơn hai thập kỷ phát triển, đường hầm tiếp cận bắt đầu. Sử dụng phương pháp khoan nổ, công nhân chỉ mất 9 tháng để đào đường hầm dài 2km, sau đó phun bê tông để tạo bề mặt nhẵn và ổn định hơn.
Cấu trúc mái vòm đã được hoàn thành
Đường hầm truy cập này dẫn đến trung tâm của nơi sẽ trở thành mái của đài quan sát. Do đài quan sát nằm cách đỉnh núi 681m nên nhóm xây dựng đã tạo ra một cấu trúc hình mái vòm, sau đó gia cố bằng một giàn để đỡ trọng lượng khổng lồ của tảng đá phía trên. Việc này được hoàn thành vào tháng 10 năm 2023 và hiện nhóm nghiên cứu đã bắt đầu giai đoạn tiếp theo của dự án, đó là phá hủy lớp đá cao 71m để tạo ra hang động khổng lồ chứa đài quan sát.
Đá là công việc vất vả đối với các đội xây dựng, nhưng chính điều đó khiến địa điểm này trở nên lý tưởng cho việc phát hiện neutrino. Mật độ của khối đá tương đương với một đài quan sát ở độ sâu 1,7 km dưới bề mặt đại dương. Đây không phải là vấn đề đối với neutrino, chúng có thể dễ dàng truyền qua toàn bộ hành tinh. Nhưng điều kiện xây dựng như vậy mang lại khả năng cách nhiệt tốt khỏi tia vũ trụ và các bức xạ nền khác, những thứ có thể làm hỏng thí nghiệm này.
Việc khoan sẽ được hoàn thành vào năm 2025 nhưng tại thời điểm đó vẫn còn một chặng đường dài trước khi nó có thể phát hiện ra một hạt hạ nguyên tử. Đầu tiên, bên trong hang sẽ được lót hai lớp bê tông và quan trọng nhất là lớp chống thấm. Đó là bởi hang động này được kỳ vọng sẽ trở thành bể chứa nước lớn nhất thế giới. Khi hoàn toàn kín nước, 260 triệu lít nước sẽ được bơm vào hang động khổng lồ này, lớn hơn gần 4,5 lần so với thủy cung lớn nhất thế giới tại Seaworld Abu Dhabi.
Neutrino sẽ đi qua Hyper-Kamiokande, tạo ra bức xạ Cherenkov
Khi neutrino đi qua bể, thỉnh thoảng chúng sẽ va chạm với các electron, phát ra ánh sáng yếu, gọi là bức xạ Cherenkov. Cấu trúc này được thiết kế để quan sát bức xạ này, nhưng để làm được điều đó cần có một thiết bị quan trọng khác. 40.000 máy dò quang đang được chế tạo để đặt bên trong hang động. Sau khi được lắp đặt, những cảm biến này sẽ hoạt động giống như một chiếc camera khổng lồ ghi lại những vệt ánh sáng mờ nhạt do bức xạ Cherenkov phát ra.
Bộ tách sóng quang trong Super-Kamiokande rất nhạy. Các cảm biến được chế tạo cho Hyper-Kamiokande có độ nhạy gần gấp đôi so với cảm biến này và cũng được chế tạo để chịu được lượng nước khổng lồ 260.000 tấn.
Việc xây dựng dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2026 và Hyper-Kamiokande sẽ bắt đầu phát hiện neutrino và thực hiện các thí nghiệm khác vào năm 2027. Về khả năng ứng dụng, nếu chúng ta từng trải nghiệm các kỹ thuật bắt giữ y tế hoặc được chẩn đoán mắc khối u, xin cảm ơn vật lý hạt.
Lĩnh vực này cũng góp phần mang lại những đột phá về y học bằng cách giúp con người phát triển các phương pháp điều trị ung thư, AIDS và vô số loại thuốc khác, đồng thời cung cấp sự hiểu biết sâu sắc hơn về động lực học chất lỏng, giúp xây dựng các đường ống dài và đưa ra dự báo thời tiết chính xác hơn.
>> Vệ tinh thương mại đầu tiên của Việt Nam cách trái đất gần 36.000km, vốn đầu tư 300 triệu USD
Nhớ để nguồn bài viết này: https://nguoiquansat.vn/khoet-rong-nui-xay-dung-cong-trinh-600-trieu-usd-hon-1-4-the-ky-van-chua-hoan-thanh-118830.html
Chuyên mục: Kiến thức chung
Trả lời