Tạo ra siêu trọng lực, cỗ máy "quái vật" Trung Quốc uốn cong được cả không gian và thời gian

Trung Quốc vừa phá kỷ lục thế giới với một cỗ máy khổng lồ có khả năng "nén thời gian và không gian". Máy ly tâm siêu trọng lực CHIEF1900, được chế tạo bởi Tập đoàn Điện hạt nhân Thượng Hải, có thể tạo ra lực hấp dẫn mạnh gấp 1.900 lần so với Trái Đất, cho phép các nhà khoa học mô phỏng các hiện tượng vật lý dài hạn hoặc quy mô lớn trong phòng thí nghiệm chỉ trong vài giờ thay vì hàng thập kỷ.

Máy CHIEF1900 với công suất 1.900 g-tonne - đơn vị kết hợp gia tốc trọng lực và khối lượng mẫu - sẽ trở thành máy ly tâm mạnh nhất từng được chế tạo cho nghiên cứu khoa học. Nó vượt xa CHIEF1300 vừa hoạt động vào tháng 9 năm 2025 với công suất 1.300 g-tonne, và cũng vượt qua kỷ lục cũ do Quân đoàn Kỹ sư Quân đội Mỹ nắm giữ tại Vicksburg, Mississippi với khoảng 1.200 g-tonne. Để hình dung rõ hơn, một máy giặt gia đình hiếm khi vượt quá 2 g-tonne trong chu kỳ hoạt động.

Khái niệm "nén thời gian và không gian" nghe có vẻ như khoa học viễn tưởng, nhưng thực tế nó dựa trên nguyên lý vật lý đơn giản. Bằng cách tạo ra lực hấp dẫn mạnh gấp hàng trăm hoặc hàng nghìn lần so với Trái Đất, các máy như CHIEF có thể nén thời gian và khoảng cách, biến những hiện tượng thường mất hàng thập kỷ hoặc trải dài hàng kilômét thành những thí nghiệm có thể thực hiện trong phòng thí nghiệm.

Ví dụ, để đánh giá độ bền kết cấu của một con đập cao 300 mét, các nhà khoa học có thể xây dựng mô hình cao 3 mét và quay nó ở lực 100g. Điều này tái tạo chính xác mức độ căng thẳng kết cấu mà con đập thật sẽ trải qua trong thế giới thực.

Tương tự, các thí nghiệm siêu trọng lực cũng có thể mô phỏng cách đường ray tàu cao tốc cộng hưởng với nền đất, hoặc cách các chất ô nhiễm di chuyển qua đất trong hàng thiên niên kỷ - những kịch bản gần như không thể nghiên cứu trong thời gian thực.

Các ứng dụng của CHIEF1900 rất đa dạng và quan trọng. Máy có thể mô phỏng các sự kiện thảm khốc như sự cố đập và động đất bên trong phòng thí nghiệm, giúp các kỹ sư cải thiện thiết kế và độ an toàn. Nó cũng có thể nghiên cứu sạt lở đất, lưu trữ rác thải hạt nhân an toàn trong dài hạn, và nhiều hiện tượng địa chất và kỹ thuật khác.

Theo ông Chen Yunmin, nhà khoa học trưởng của CHIEF và giáo sư tại Đại học Chiết Giang, "Chúng tôi hướng đến việc tạo ra môi trường thí nghiệm kéo dài từ mili giây đến hàng chục nghìn năm, và từ quy mô nguyên tử đến kilômét - dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường hoặc cực đoan."

Việc xây dựng máy ly tâm ở quy mô này đã đẩy các kỹ sư vào lãnh thổ chưa được khám phá. Với tốc độ cực cao, cánh tay cơ học dài và điều kiện hoạt động phức tạp, nhiều linh kiện phải được phát triển từ đầu. Một trong những thách thức lớn nhất là nhiệt độ.

Ở tốc độ quay cao, máy ly tâm tạo ra nhiệt khổng lồ có thể đe dọa tính ổn định của hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đã phát triển hệ thống kiểm soát nhiệt độ dựa trên chân không, sử dụng đường kính mặt bích lớn nhất thế giới, kết hợp bơm chân không, chất làm mát và thông gió cưỡng bức để tản nhiệt an toàn.

CHIEF1900 đã được vận chuyển đến Đại học Chiết Giang ở Hàng Châu vào ngày 22 tháng 12 để lắp đặt. Máy được đặt 15 mét dưới lòng đất để giảm thiểu rung động và đảm bảo hoạt động ổn định.

Dự án CHIEF được phê duyệt vào năm 2021 với ngân sách 2 tỷ nhân dân tệ, tương đương khoảng 285 triệu USD, là một phần trong nỗ lực rộng lớn hơn của Trung Quốc nhằm mở rộng cơ sở hạ tầng nghiên cứu tiên tiến.

Điều đáng chú ý là cơ sở này được mở cửa cho người dùng từ các trường đại học, viện nghiên cứu và ngành công nghiệp, cả trong nước và nước ngoài. Đội ngũ Trung Quốc đang mời các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới sử dụng công nghệ này, với hy vọng biến CHIEF thành ngọn hải đăng của nghiên cứu quốc tế.

Chen Yunmin nhấn mạnh tiềm năng khám phá của máy: "Trong một thí nghiệm duy nhất, CHIEF có thể tái tạo biến dạng mặt đất quy mô kilômét, mô phỏng vận chuyển chất ô nhiễm dài hạn hoặc tạo ra hàng nghìn mẫu vật liệu mới. Nó cho chúng ta cơ hội khám phá các hiện tượng hoàn toàn mới hoặc các lý thuyết mới."

Mặc dù CHIEF1900 chưa bắt đầu tiến hành các thí nghiệm, nhưng dự kiến nó sẽ sớm đi vào hoạt động. Với khả năng "uốn cong không gian và thời gian" bằng sức mạnh chưa từng có, máy này không chỉ đánh dấu một bước tiến lớn trong công nghệ thí nghiệm khoa học mà còn mở ra những khả năng mới trong việc hiểu và dự đoán các hiện tượng tự nhiên và kỹ thuật phức tạp.