What happened to antimatter? - Rolf Landua

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Jessica Ruby

Translator: Lê Anh Reviewer: Thế Anh Vũ Lê

Is it possible to create something out of nothing?

Liệu chúng ta có thể tạo ra một cái gì đó từ không gì cả?

Or, more precisely, can energy be made into matter?

Hay, chính xác là, liệu năng lượng có thể chuyển thành vật chất?

Yes, but only when it comes together

Có thể, nhưng chỉ khi chúng đi cùng với

with its twin, antimatter.

người anh em sinh đôi của chúng, phản vật chất.

And there's something pretty mysterious about antimatter:

Và có một điều bí ẩn về phản vật chất:

there's way less of it out there than there should be.

lẽ ra phải có nhiều phản vật chất hơn so với lượng hiện tại.

Let's start with the most famous physics formula ever:

Hãy bắt đầu với công thức vật lý nổi tiếng nhất:

E equals m c squared.

E bằng m nhân c bình phương.

It basically says that mass is concentrated energy,

Nó diễn tả rằng khối lượng chính là năng lượng bão hòa,

and mass and energy are exchangeable,

và khối lượng và năng lượng có thể chuyển hóa lẫn nhau,

like two currencies with a huge exchange rate.

như hai đơn vị tiền tệ với tỷ giá chuyển đổi rất cao.

90 trillion Joules of energy

90 nghìn tỷ Jun năng lượng

are equivalent to 1 gram of mass.

tương đương với khối lượng 1 gam.

But how do I actually transform energy into matter?

Thế nhưng làm thế nào để chuyển năng lượng thành vật chất?

The magic word is <i>energy density</i>.

Từ kỳ diệu chính là "mật độ năng lượng".

If you concentrate a huge amount

Nếu như bạn tập trung một lượng lớn

of energy in a tiny space,

năng lượng ở trong một không gian nhỏ xíu,

new particles will come into existence.

các hạt vật chất mới sẽ xuất hiện.

If we look closer,

Nếu nhìn gần hơn,

we see that these particles always come in pairs,

chúng ta thấy rằng những hạt này luôn đi theo từng cặp,

like twins.

như sinh đôi vậy.

That's because particles always have a counterpart,

Đó là lý do tại sao hạt vật chất luôn có một bản sao,

an antiparticle,

một hạt phản vật chất,

and these are always produced

và những hạt này luôn được sinh ra

in exactly equal amounts: 50/50.

theo một tỉ lệ nhất định là 50/50.

This might sound like science fiction,

Điều này nghe có vẻ như trong phim khoa học viễn tưởng,

but it's the daily life of particle accelerators.

thế nhưng nó lại đang diễn ra hàng ngày trong các máy gia tốc

In the collisions between two protons

Khi hai hạt proton va chạm nhau,

at CERN's Large Hadron Collider,

trong máy gia tốc hạt lớn của CERN,

billions of particles and antiparticles

hàng tỷ vật chất và phản vật chất

are produced every second.

được tạo ra mỗi giây.

Consider, for example, the electron.

Ví dụ, hạt electron.

It has a very small mass and negative electric charge.

Nó có khối lượng rất nhỏ và mang điện tích âm.

It's antiparticle, the positron,

Phản vật chất của nó là positron,

has exactly the same mass,

có khối lượng y hệt,

but a positive electric charge.

nhưng lại mang điện tích dương.

But, apart from the opposite charges,

Nhưng ngoại trừ sự đối lập về điện tích,

both particles are identical and perfectly stable.

cả hai hạt đều giống hệt nhau và rất bền.

And the same is true for their heavy cousins,

Và điều này cũng đúng với người anh em nặng kí của chúng,

the proton and the antiproton.

hạt proton và phản proton.

Therefore, scientists are convinced

Từ đó, các nhà khoa học đã bị thuyết phục

that a world made of antimatter

rằng thế giới làm từ phản vật chất

would look, feel, and smell just like our world.

sẽ có hình dạng, cảm giác và mùi vị cũng giống hệt như thế giới của chúng ta.

In this antiworld,

Ở trong phản thế giới này,

we may find antiwater,

chúng ta có thể tìm thấy phản nước,

antigold,

phản vàng,

and, for example,

và, có thể là,

an antimarble.

phản bi.

Now imagine that a marble and an antimarble

Giờ tưởng tượng một viên bi và phản bi

are brought together.

được đem lại gần nhau.

These two apparently solid objects

Cả 2 vật rắn riêng biệt này

would completely disappear

sẽ hoàn toàn biến mất

into a big flash of energy,

thành một chùm năng lượng cực lớn,

equivalent to an atomic bomb.

tương đương với một quả bom hạt nhân.

Because combining matter and antimatter

Bởi vì sự kết hợp của vật chất và phản vật chất

would create so much energy,

sẽ tạo ra rất nhiều năng lượng,

science fiction is full of ideas

khoa học viễn tưởng luôn đầy những ý tưởng

about harnessing the energy stored in antimatter,

về việc khai thác năng lượng chứa trong các phản vật chất,

for example, to fuel spaceships like Star Trek.

ví dụ như, để làm năng lượng cho con tàu trong phim Star Trek.

After all, the energy content of antimatter

Dù sao thì, năng lượng chứa trong phản vật chất

is a billion times higher than conventional fuel.

lớn hơn cả tỉ lần so với dầu thông thường.

The energy of one gram of antimatter would be enough

Lượng năng lượng của 1 gam phản vật chất đủ cho

for driving a car 1,000 times around the Earth,

việc lái xe 1000 vòng Trái Đất

or to bring the space shuttle into orbit.

hoặc là đẩy tàu con thoi vào quỹ đạo.

So why don't we use antimatter for energy production?

Vậy thì tại sao chúng ta không sử dụng phản vật chất để sản xuất năng lượng?

Well, antimatter isn't just sitting around,

Thật ra, phản vật chất không đầy rẫy

ready for us to harvest.

để cho chúng ta thu thập.

We have to make antimatter

Chúng ta phải tạo ra phản vật chất

before we can combust antimatter,

trước khi chúng ta có thể sử dụng nó,

and it takes a billion times more energy

và để làm ra phản vật chất

to make antimatter

cần tốn cả tỷ lần năng lượng

than you get back.

bạn có thể lấy được từ chúng.

But, what if there was some antimatter in outer space

Thế nhưng, nếu có phản vật chất ở ngoài không gian

and we could dig it out one day

và chúng ta có thể khai thác chúng

from an antiplanet somewhere.

từ một phản hành tinh nào đó thì sao?

A few decades ago, many scientists believed

Nhiều thập kỉ trước, nhiều nhà khoa học đã tin rằng

that this could actually be possible.

điều này hoàn toàn có thể.

Today, observations have shown

Nay, người ta quan sát thấy

that there is no significant amount of antimatter

rằng phản vật chất không có nhiều

anywhere in the visible universe,

ở bất kỳ đâu trong vũ trụ này,

which is weird because, like we said before,

điều này thật kỳ lạ bởi vì, như đã nói,

there should be just as much antimatter

lẽ ra phản vật chất phải có lượng

as there is matter in the universe.

tương tự như vật chất ở vũ trụ.

Since antiparticles and particles

Bởi vì phản hạt và hạt

should exist in equal numbers,

luôn tồn tại với số lượng như nhau,

this missing antimatter?

lượng phản vật chất mất tích đâu rồi?

Now that is a real mystery.

Đó chính là một điều bí ẩn cực kỳ.

To understand what might be happening,

Để hiểu điều gì đã có thể xảy ra,

we must go back to the Big Bang.

chúng ta phải trở về vụ nổ Big Bang.

In the instant the universe was created,

Khoảnh khắc vũ trụ được tạo ra,

a huge amount of energy was transformed into mass,

một lượng lớn năng lượng được chuyển thành khối lượng,

and our initial universe contained

và vũ trụ ban đầu của chúng ta

equal amounts of matter and antimatter.

chứa một lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau.

But just a second later,

Nhưng chỉ một giây sau đó,

most matter and all of the antimatter

hầu hết vật chất và tất cả phản vật chất

had destroyed one another,

đã triệt tiêu lẫn nhau,

producing an enormous amount of radiation

tạo ra một lượng phóng xạ khổng lồ

that can still be observed today.

mà ngày nay vẫn có thể nhìn thấy được.

Just about 100 millionths

Chỉ còn khoảng 1 phần 100 triệu

of the original amount of matter stuck around

lượng vật chất ban đầu

and no antimatter whatsoever.

và không còn bất kỳ phản vật chất nào.

"Now, wait!" you might say,

Bạn sẽ thốt lên rằng, "Này, khoan đã!",

"Why did all the antimatter disappear

"Tại sao tất cả phản vật chất lại biến mất

and only matter was left?"

và chỉ còn lại vật chất?"

It seems that we were somehow lucky

Có lẽ chúng ta may mắn phần nào

that a tiny asymmetry exists

nhờ vào một bất đối xứng nhỏ

between matter and antimatter.

giữa vật chất và phản vật chất.

Otherwise, there would be no particles at all

Nếu không, sẽ không có bất kỳ hạt nào

anywhere in the universe

ở bất kì đâu trong vũ trụ này

and also no human beings.

và sẽ không có cả nhân loại.

But what causes this asymmetry?

Nhưng, điều gì đã tạo ra bất đối xứng này?

Experiments at CERN are trying to find out the reason

Những thí nghiệm ở CERN đang cố gắng tìm hiểu lý do

why something exists

tại sao một thứ tồn tại

and why we don't live in a universe

và tại sao chúng ta lại không sống trong một vũ trụ

filled with radiation only?

chỉ toàn là phóng xạ?

But, so far, we just don't know the answer.

Thế nhưng đến nay, chúng ta vẫn chưa biết được câu trả lời rõ ràng.