Khám phá các vì sao đã là một chủ đề hấp dẫn đối với các nhà vật lý thiên văn nhưng thực sự điều gì xảy ra bên trong các thực thể vũ trụ này phần lớn vẫn là một bí ẩn đối với họ. Thông thường vật chất sinh ra khi các ngôi sao giải phóng năng lượng không bao giờ đến được Trái đất bởi chúng sẽ tan biến trong vài giây ở ngoài không gian. Tuy nhiên, điều này sẽ không còn là trở ngại đối với các nhà khoa học khi Cơ sở nghiên cứu chùm tia đồng vị hiếm (FRIB) mới được khánh thành tại Đại học bang Michigan (Hoa Kỳ).

Được khánh thành vào đầu tháng năm, FRIB sẽ sở hữu máy gia tốc ion nặng mạnh nhất thế giới, cho phép các nhà nghiên cứu tiếp cận hơn 1.000 đồng vị hiếm mới chưa từng được sản xuất trên Trái đất. Một báo cáo chính thức của MSU tiết lộ rằng cơ sở này sẽ nghiên cứu làm sáng tỏ sự hình thành của hạt nhân nguyên tử cũng như cách hình thành vũ trụ. Đồng thời những phát hiện mới từ cơ sở nghiên cứu cũng có thể thúc đẩy sự đổi mới trong y học, an ninh hạt nhân và khoa học môi trường. Các nhà khoa học tin rằng họ có thể dùng RIB để khai thác toàn bộ tiềm năng của các đồng vị hiếm nhằm phát hiện và tấn công các tế bào ung thư.

 Đồng vị là gì?

Để hiểu cách FRIB tạo ra đồng vị mới, trước hết ta phải hiểu đồng vị là gì?

Theo lời của nhà vật lý thiên văn hạt nhân của MSU, Artemis Spyrou, đồng vị là một biến thể của cùng một nguyên tố. Bản thân từ “isotope” có nguồn gốc từ một từ tiếng Hy Lạp ‘isotopo’ và có nghĩa là “cùng một nơi”.

Ông giải thích thêm: "Hãy tưởng tượng các yếu tố này như các chuỗi cửa hàng lớn như Walmart, Target hay Costo. Có thể thấy dù bản thân mỗi siêu thị đều bán những thứ giống nhau nhưng mỗi siêu thị sẽ có một đặc trưng riêng và điều đó làm nên sự khác biệt giữa chúng trong mắt khách hàng”. Tuy nhiên, Spyrou nhấn mạnh rằng mặc dù các đồng vị có cùng tính chất hóa học, nhưng tính chất của chúng sẽ rất khác so với quan điểm vật lý hạt nhân. Đáng chú ý, ngoài 118 nguyên tố trong bảng tuần hoàn và hơn 3.000 đồng vị đã biết, hàng nghìn nguyên tố khác vẫn đang chờ được con người khám phá

FRIB sẽ sản xuất đồng vị mới như thế nào?

FRIB sẽ tạo ra các đồng vị mới bằng cách gia tốc chùm hạt nhân nguyên tử bằng một nửa tốc độ ánh sáng vào một đường ống dài 450 mét. Trong đường ống này, các hạt nhân sẽ được tạo ra để va chạm với một mục tiêu dẫn đến sự kết hợp của các đồng vị hiếm. Các hạt nhân mong muốn sẽ được lọc ra bằng cách sử dụng một loạt nam châm và những đồng vị còn lại sau đó sẽ được các nhà khoa học sử dụng để nghiên cứu thêm.

Greg Severin, trợ lý giáo sư hóa học tại FRIB, cho biết: "FRIB được thiết kế để hướng một trong những mảnh hạt nhân đến nơi kết thúc của chùm tia cách đó hàng trăm mét. Các nhà khoa học sau đó có thể xem xét đồng vị cụ thể  và nghiên cứu các đặc tính của nó".

Thu Hà