Nhật Bản dành 20 năm đào núi sâu 1.000m để chôn 50.000 tấn nước tinh khiết, mục đích là gì?
Có phải Nhật Bản thực sự dành 20 năm đào núi chỉ để giấu nước tinh khiết? Và việc giấu nước này phục vụ mục đích gì?
Trên thực tế, loại nước được người Nhật 'giấu' đi là nước siêu tinh khiết, khác với loại nước tinh khiết mà chúng ta thường uống. Nước siêu tinh khiết là loại nước có điện trở suất cực cao. Nó hầu như không chứa chất điện giải và tạp chất. Nó có độ tinh khiết cực cao và có tính axit nhẹ.
Nước siêu tinh khiết có ưu điểm là sức căng bề mặt thấp và độ ổn định tốt do có độ tinh khiết cực cao nên được sử dụng rộng rãi trong điện tử, dược phẩm, hóa học và các ngành công nghiệp khác. So với nước tinh khiết thông thường, nước siêu tinh khiết có một ưu điểm lớn khác. Ngay cả ở những vùng sâu dưới 1 km, nước siêu tinh khiết vẫn có thể duy trì độ tinh khiết cực cao.
Vì những đặc điểm trên nên các nhà khoa học cũng sẽ sử dụng nước siêu tinh khiết để thu giữ neutrino. Người Nhật đã tốn rất nhiều công sức đào sâu 1 km vào trong núi. Mục đích không phải là để trữ 50.000 tấn nước siêu tinh khiết mà là tìm nơi sử dụng nước siêu tinh khiết để tìm neutrino. Neutrino là một trong những hạt cơ bản nhất trong tự nhiên và là một loại lepton. Neutrino là những hạt rất bí ẩn. Chúng có kích thước nhỏ và khối lượng rất nhẹ. Một số có kích thước nhỏ hơn một phần triệu electron.
Neutrino không tích điện và có thể tự do đi qua trái đất chúng ta đang sống. Chúng có thể di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và khả năng tương tác với vật chất khác là rất nhỏ. Tất nhiên, điều này cũng có nghĩa là neutrino rất khó nắm giữ nên chúng còn được các nhà khoa học gọi là hạt ma.
Các nhà khoa học lần đầu tiên biết đến sự tồn tại của neutrino vào đầu thế kỷ trước. Một số nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trong quá trình phân rã beta của vật chất, tia beta gồm các electron được giải phóng. Điều kỳ lạ là phổ năng lượng của tia beta là liên tục, nhưng tia alpha và tia gamma phát ra từ hạt nhân thì không liên tục. Vào thời điểm này, các nhà khoa học tin rằng trong quá trình phân rã beta sẽ có một loại chất khác có khối lượng nghỉ bằng 0, trung hòa về điện và khác với photon. Chính chất này lấy đi một phần năng lượng trong quá trình bức xạ nên có sự thất thoát năng lượng.
Các nhà khoa học đặt tên cho nó là neutrino và tin rằng sự tương tác giữa neutrino và vật chất rất yếu nên khó phát hiện bằng các thiết bị.
Từ giả thuyết được đưa ra vào năm 1930, đến năm 1956 khi các nhà khoa học Mỹ trực tiếp quan sát neutrino trong các thí nghiệm, rồi đến ngày 23/10/2013, các nhà khoa học đã thu được neutrino năng lượng cao từ bên ngoài hệ mặt trời. Mặc dù con người đã nghiên cứu neutrino trong hơn nửa thế kỷ, nhưng thực tế chúng ta biết rất ít về neutrino và thậm chí chúng ta không thể biết chính xác khối lượng của chúng.
Neutrino giống như một hạt bụi trong cuộc sống của chúng ta, bạn hoàn toàn không thể phát hiện ra chúng, vì chúng nhanh như ánh sáng và có thể dễ dàng xuyên qua mọi vật thể. Nhưng nếu tìm thấy nó, chúng ta có thể giải mã được bí mật cuối cùng của Vụ nổ lớn và khám phá nguồn gốc của vũ trụ. Neutrino còn có thể được sử dụng để phát hiện khả năng chế tạo vũ khí hạt nhân và tìm ra phản vật chất.
Trên thực tế, việc tìm ra neutrino có thể sử dụng khả năng tàng hình của nó để vận hành thông tin liên lạc, cho phép thông tin truyền trực tiếp qua trái đất và thậm chí xuyên qua vũ trụ. Vào ngày đó, thông tin liên lạc giữa các vì sao sẽ không còn chỉ là khoa học viễn tưởng nữa. Hơn nữa, neutrino còn có thể được sử dụng để chụp cắt lớp trái đất. Nói cách khác, neutrino có thể được sử dụng để khám phá những phần sâu của trái đất mà hiện tại chúng ta không thể chạm tới.
Với nó, chúng ta không chỉ có thể tìm thấy chính xác tất cả các tài nguyên trên trái đất mà còn có thể phát hiện kịp thời các trận động đất, đưa ra cảnh báo sớm trước khi động đất xảy ra và cho phép người dân trong vùng địa chấn đưa ra cảnh báo và sắp xếp sớm dựa trên thông tin thực tế của trận động đất. Bất kỳ manh mối nào về neutrino đều vô cùng có giá trị trong cộng đồng khoa học.
Nhật Bản hiện có ba thế hệ máy dò Kamiokande. Năm 2002, nhà khoa học Nhật Bản Masatoshi Oshiba đã sử dụng máy dò để phát hiện ra bằng chứng thuyết phục về neutrino và đã đoạt giải Nobel Vật lý cho việc này.
Năm 2015, đệ tử của Koba là Takaaki Kajida và nhà khoa học người Canada Arthur MacDonald đã chia nhau giải Nobel Vật lý vì khám phá ra dao động neutrino. Có vẻ như Nhật Bản rất quan tâm đến neutrino và quả thực đã đạt được một số thành tựu trong lĩnh vực này.
Có lẽ vì sau này không có tiến bộ nào lớn hơn nên sau này Nhật Bản đã đầu tư thêm 65 tỷ USD, để chế tạo máy dò Kamiokande cấp cao nhất. Máy dò Kamiokande hàng đầu sẽ được xây dựng ở độ sâu khoảng 650 mét dưới lòng đất, gấp hơn 5 lần kích thước của "Siêu Kamiokande". Có 40.000 cảm biến trên các bức tường, ghi lại các tia neutrino mờ nhạt bay từ không gian phản ứng trong nước.
