Nhà “săn hạt” Cao Văn Sơn và một đề xuất táo bạo

Kỳ thú “hạt ma”

Neutrino là gì và vì sao gọi là “hạt ma”? TS Cao Văn Sơn (39 tuổi) mở đầu khi kể về sự kỳ bí của hạt neutrino. Theo anh, neutrino là hạt hạ nguyên tử có mật độ rất lớn trong không gian, vũ trụ. Dù có khối lượng cực nhỏ, nhưng mật độ neutrino trong không gian rất lớn (khoảng 330 hạt/cm³), nhân lên thì tổng khối lượng của hạt này gần như bằng tất cả ngôi sao trong vũ trụ cộng lại.

“Neutrino rất kỳ lạ, như những “bóng ma” vô hình lặng lẽ di chuyển với tốc độ ánh sáng. “Hạt ma” có thể đi xuyên qua mật độ vật chất rất lớn và cả sức nóng khủng khiếp của Mặt trời, xuyên qua Trái đất và mọi vật, gần như không để lại dấu vết gì”, anh kể.

Lúc đầu, con người gần như không biết “hạt ma” tồn tại, cho đến năm 1930, GS Wolfgang Ernst Pauli (người Áo; đoạt Giải Nobel Vật lý năm 1945) đưa ra giả thuyết về sự xuất hiện của nó. Phải hơn 20 năm sau, “hạt ma” mới chính thức được con người “tóm lấy” từ thí nghiệm do 2 nhà vật lý người Mỹ và họ đã đoạt Giải Nobel vật lý. “Neutrino còn có thể chuyển hóa về hương vị (flavor) và thay đổi từ hạt này sang hạt khác. Hiện tượng chuyển hóa vị này gọi là dao động neutrino, nó là bằng chứng duy nhất để con người biết hạt này có khối lượng”, TS Sơn diễn giải.

Theo TS Cao Văn Sơn, các nước có những cỗ máy săn hạt neutrino lớn, đắt đỏ bậc nhất thế giới là Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc. Riêng tại Nhật Bản, sau khi thành công với 2 cỗ máy săn “hạt ma”, gồm: T2K, Super-Kamiokande (SK) gặt hái về 2 giải thưởng Nobel và Breakthrough, mới đây, họ tiếp tục đầu tư cỗ máy săn hạt mới, với 600 nhà khoa học của 22 quốc gia tham gia.

“Thế giới đang chạy đua săn “hạt ma”, bởi họ biết sẽ có những phát hiện mới mang tính đột phá, gặt hái thêm nhiều giải Nobel, Breakthrough. Với tính chất biến đổi kỳ diệu của “hạt ma”, nếu con người làm chủ được nó sẽ giúp ích rất lớn trong việc hiểu rõ hơn về Mặt trời - nguồn sống của con người và Trái đất. Neutrino có thể trở thành công cụ giám sát lò phản ứng hạt nhân, chống bom nguyên tử và nhiều gợi ý táo bạo hơn cho tương lai nhân loại”, anh chia sẻ.

Trở về

Sinh ra ở vùng quê Võ Xá (tỉnh Quảng Bình), TS Cao Văn Sơn là thế hệ nhà vật lý trẻ Việt Nam được đào tạo bài bản. Sau khi tốt nghiệp Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, anh nhận được học bổng của Đại học Texas - Austin (Mỹ), một đại học nghiên cứu sở hữu đến 13 giải thưởng Nobel và 25 giải Pulitzer. Ở Mỹ, anh lựa chọn theo đuổi lĩnh vực vật lý hạt thực nghiệm, chú tâm vào hạt neutrino. Năm 2014, sau khi nhận bằng Tiến sĩ ở tuổi 28, anh có cơ duyên gặp và đến Nhật Bản làm việc với GS Tsuyoshi Nakaya (hiện là Chủ tịch Hội Vật lý năng lượng cao Nhật Bản).

Những năm tháng học tập, làm việc ở Mỹ, Nhật Bản đã đem đến rất nhiều cơ hội việc làm tốt cho TS Cao Văn Sơn, song tâm trí luôn thôi thúc anh trở về. Năm 2012, trong lần trở về Việt Nam, bắt gặp ý tưởng của GS Trần Thanh Vân (một trong ba người châu Á đoạt Huy chương Tate của Hội Vật lý Mỹ) ở TP Quy Nhơn, vị tiến sĩ trẻ thấy được thời cơ trở về.

Năm 2017, GS Trần Thanh Vân mời 4 giáo sư vật lý Nhật Bản “đỡ đầu” thành lập nhóm nghiên cứu Vật lý Neutrino thực nghiệm ở Trung tâm ICISE và trao cho TS Cao Văn Sơn cơ hội đóng góp vào khoa học săn “hạt ma” tại Việt Nam. Nhóm của anh thực hiện rất nhiều mô hình, chương trình đào tạo, nghiên cứu học Vật lý Neutrino tại Việt Nam.

“Hàng năm, Trung tâm ICISE tổ chức các lớp học, đào tạo miễn phí về khoa học cơ bản, tôi đảm nhận chọn học viên, tổ chức riêng về neutrino. Mỗi khóa chọn 20-30 học viên ưu tú tại Việt Nam và các nước như: Ấn Độ, Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc, Mỹ… Chúng tôi mời những giáo sư đầu ngành ở Nhật Bản và châu Âu, Mỹ để truyền dạy kiến thức cho các bạn”, TS Cao Văn Sơn chia sẻ. Đến nay đã 8 năm, nhóm của anh đã chắp cánh cho hàng trăm sinh viên, nhà nghiên cứu trẻ “bay xa” trên bầu trời khoa học thế giới. Ngoài ra, anh cũng tổ chức nhiều trại hè, mời các nhà khoa học đầu ngành truyền dạy kỹ năng thực nghiệm mô hình máy dò, công nghệ ánh sáng, điện tử... cho sinh viên, nhà nghiên cứu trong nước.

Hiện nhóm của TS Cao Văn Sơn có 7 thành viên (3 tiến sĩ, 4 thạc sĩ), tiên phong tham gia nhiều thí nghiệm quốc tế về neutrino tại Việt Nam. Đặc biệt, đây là nhóm duy nhất đại diện Đông Nam Á tham gia 2 thí nghiệm về neutrino lớn nhất thế giới tại Nhật Bản. Với khát vọng muốn gầy dựng nền tảng vật lý thực nghiệm trong nước, TS Cao Văn Sơn tập trung phát triển mô hình đào tạo rút gọn về vật lý neutrino theo mô hình của Nhật Bản, Mỹ ngay tại Việt Nam.

Gia nhập “cuộc săn”

Thông qua Trung tâm ICISE, nhóm TS Cao Văn Sơn vừa có đề xuất táo bạo với Bộ KH-CN với đề án “Nâng tầm vị thế khoa học Việt Nam với Vật lý Neutrino”. Nhóm gồm 6 người (5 tiến sĩ, 1 thạc sĩ về neutrino) đề xuất được đại diện quốc gia tham gia cỗ máy săn “hạt ma” lớn nhất thế giới tại Nhật Bản có tên Hyper-Kamiokande (HK), vận hành năm 2027 với sự tham gia 600 nhà nghiên cứu từ 22 quốc gia.

Nhóm cam kết sẽ mang về 50 bài báo quốc tế đăng trên các tạp chí khoa học lớn như: Nature, physical review letter; các công nghệ sử dụng kỹ thuật vật lý hạt và hạt nhân sẽ được phát triển tại Việt Nam với sự hợp tác của các chuyên gia từ HK; mang về cho Việt Nam 2-4 tiến sĩ chất lượng cao; cơ hội đoạt các giải thưởng danh giá như Nobel, Breakthrough…

TS Cao Văn Sơn chia sẻ, từ năm 2017, anh và một số thành viên trong nhóm đã có đóng góp vào 2 thí nghiệm săn “hạt ma” của Nhật Bản, gồm: T2K và Super-Kamiokande (SK) nên đủ năng lực xin tham gia vào HK.

“Thí nghiệm HK được đánh giá là “cỗ máy phát minh” của vật lý đương đại thế giới, đòi hỏi khắt khe về hồ sơ năng lực. Ở Đông Nam Á, nhóm chúng tôi có đủ điều kiện tham gia. Hiện, GS Nakaya, người thầy đỡ đầu lâu nay của chúng tôi có vị trí cực kỳ quan trọng ở HK. Nếu được tham gia, chúng ta sẽ nhận được sự giúp đỡ tận tình và ưu đãi tốt về kinh phí; mỗi thành viên được mang theo nhiều sinh viên trong nước cùng học tập, nghiên cứu khoa học bậc cao. Chúng tôi kỳ vọng được đại diện cho đất nước tham gia để nâng cao độ nhận diện khoa học Việt Nam trên thế giới. Nếu có giải thưởng, vị thế của khoa học Việt Nam sẽ khác, đây là đòn bẩy để thúc đẩy khoa học công nghệ đất nước vươn tầm”, TS Cao Văn Sơn chia sẻ.