Chuyện “nhìn xuyên tường” lâu nay vốn thuộc về truyện tranh và phim khoa học viễn tưởng. Nay các nhà khoa học tại Romania đã tiến thêm một bước khá gần với chuyện đó — không phải bằng đôi mắt siêu nhân, mà bằng laser và những hạt gọi là muon.
Trong một cuộc thử nghiệm tại Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics (ELI-NP), các nhà nghiên cứu dùng một trong những hệ thống laser mạnh nhất thế giới để tạo ra muon, cho chúng xuyên qua bức tường bê tông dày 2 mét rồi hướng tới một chiếc xe van đậu phía bên kia.
Sau khi phân tích dữ liệu, họ dựng được hình bóng của một chồng gạch chì đặt trước chiếc xe. Khoảng 90% số hạt tới máy dò được xác định là muon — đủ để chứng minh rằng hình ảnh này không phải do một mớ hạt khác “ké” vào mà thành.
Muon là một hạt cơ bản có nhiều điểm giống electron, nhưng nặng hơn khoảng 200 lần. Chính nhờ cái “thân hình nặng ký” ấy mà muon có thể đi xuyên qua những vật liệu rất dày. Trên đường đi, chúng bị hấp thụ hoặc đổi hướng khác nhau tùy vật chất gặp phải, và từ những thay đổi đó, các nhà khoa học có thể đoán được bên trong đang giấu thứ gì.
Tia X vẫn làm rất tốt công việc soi người, soi hành lý hay nhìn qua nhiều loại vật liệu. Nhưng gặp lớp chì dày thì tia X cũng đành chịu. Nếu vật liệu phóng xạ được giấu trong một hộp chì, nhân viên kiểm tra có thể phải mở hộp mới biết bên trong có gì — một công việc chẳng ai muốn làm nếu chưa biết thứ mình sắp mở nguy hiểm đến đâu.
Muon thì khác. Theo nhà vật lý Gianluca Sarri của Queen’s University Belfast, đây chính là loại hạt thích hợp để “nhìn” từ xa vào những vật bị che kín sau lớp chắn dày.
Thật ra muon không phải khách lạ. Thiên nhiên vẫn đều đặn gửi chúng xuống Trái Đất. Khi tia vũ trụ đập vào khí quyển, chúng tạo ra một trận mưa hạt thứ cấp, trong đó có muon. Năm 2017, các nhà khoa học đã dùng muon tự nhiên để soi Đại Kim Tự Tháp Giza và phát hiện một khoảng trống lớn chưa từng được biết tới bên trong.
Nhược điểm chỉ có một chuyện: phải chờ. Số lượng hạt Muon ngẫu nhiên không nhiều đến mức muốn chụp cỡ nào thì chụp. Cuộc khảo sát kim tự tháp phải mất nhiều tháng mới thu đủ dữ liệu cho một hình ảnh rõ.
Vì thế nhóm ELI-NP quyết định không chờ nữa. Họ tự làm muon.
Laser được bắn vào khí, làm electron bật ra và tăng tốc tới năng lượng rất cao. Những hạt điện tử này sau đó đập vào bia chì, tạo photon; photon lại tương tác với hạt nhân chì và sinh ra muon.
Nghe đã rắc rối, nhưng chuyện lọc số hạt tạo ra còn rắc rối hơn. Bởi thứ sinh ra ban đầu không phải chỉ có muon mà còn lẫn nhiều hạt khác. Nhà vật lý Madalina Dobre phải mất nhiều tháng mô phỏng để tìm cách chặn bớt các “vị khách không mời,” trong khi vẫn để muon đi qua.
Giải pháp cuối cùng là một khối lớn làm bằng nhựa và paraffin. Các hạt đi qua bộ lọc này, rồi qua bức tường bê tông dày 2 mét, trước khi tới các máy dò đặt trong chiếc xe van. Nhóm nghiên cứu còn thay đổi vị trí và góc máy dò giữa các lần bắn để thu thêm dữ liệu.
Kết quả là bóng của các khối chì hiện ra.
Hình ảnh hiện nay chưa đẹp. Domenico Doria, nhà vật lý ELI-NP đứng đầu công trình, nói thẳng rằng độ phân giải còn thấp. Nhưng đây là lần đầu nhóm nghiên cứu cho thấy có thể tạo hình gần như hoàn toàn bằng muon nhân tạo.
Một số nhóm tại Hoa Kỳ, Anh và Trung Quốc trước đó cũng đã tạo được muon bằng laser, nhưng phần lớn chỉ thu được các hạt năng lượng thấp. Đầu năm nay, một nhóm tại Colorado State University đã dùng các hạt sinh từ laser để nhìn thấy một vật bằng chì giấu trong xe tải, nhưng khi đó còn lẫn pion và neutron.
Thử nghiệm tại Romania tiến thêm một bước: làm sạch số hạt tạo ra đến mức muon chiếm khoảng 90%.
Công nghệ này vẫn còn xa mới có thể đem ra sử dụng thường xuyên tại các hải cảng hay cửa khẩu. Các nhà khoa học còn cần máy dò tốt hơn và những hệ thống laser mạnh nhưng nhỏ gọn, dễ di chuyển hơn.
Nếu làm được, ứng dụng sẽ khá rộng: kiểm tra kiện hàng khả nghi, tìm vật liệu hạt nhân giấu sau lớp chì, khảo sát di tích nằm sâu dưới đất, kiểm tra động cơ hỏa tiễn, và thậm chí có thể dùng trong y khoa.
Nói cách khác, hôm nay mới chỉ thấy được mấy viên gạch chì sau một bức tường. Nhưng nếu kỹ thuật này tiến thêm vài bước, chuyện “bên trong có gì?” có thể sẽ không còn cần phải mở ra mới biết.
Cung Đô sưu tầm
Nguồn: Science, ngày 25 tháng 9, 2026.



Lý Thuyết Văn Học Thực Hành Phê Bình