Nếu được xác nhận, đây có thể là một trong những khám phá khoa học vĩ đại nhất.
Thí nghiệm t́m vật chất tối tại núi Abruzzo, Italy vừa cho ra một loạt sự kiện chưa giải thích được, và các nhà nghiên cứu đang hi vọng chúng sẽ dẫn tới một khám phá khoa học vĩ đại trong ngành nghiên cứu vũ trụ.
Thí nghiệm Xenon1T, được thực hiện tại một pḥng kín sâu trong dăi núi Abruzzo, vài năm nay đă đưa ra nhiều khám phá đáng chú ư. Tuy nhiên, khám phá mới nhất có thể là hạt Axion, bằng chứng cho vật chất tối - bí ẩn lớn của vũ trụ.
Những vật chất giả định
Trong nghiên cứu mới được đăng tải trên arXiv, nền tảng đăng tải nghiên cứu chưa được kiểm chứng chéo, các nhà khoa học tại pḥng thí nghiệm Xenon cho biết đầu ḍ của họ đă phát hiện một loạt sự kiện chưa giải thích được.
Đầu ḍ của thí nghiệm Xenon1T được đặt trong một bể tṛn giữa hơn 3 tấn xenon lỏng ở nhiệt độ -95 độ C. Nó được đặt sâu trong ḷng núi để ngăn chặn mọi loại bức xạ có thể ảnh hưởng tới quá tŕnh t́m vật chất tối. Trong 2 năm, từ 2016-2018, Xenon1T t́m kiếm những hạt vật chất hiếm hoi có thể xuyên qua núi cùng với bể xenon dày của nó để tới được đầu ḍ.
Đây là cách hoạt động của phần lớn các thí nghiệm t́m kiếm vật chất tối. Khi đầu ḍ phát hiện ra một vật chất có thể xuyên nhiều lớp cản, họ dễ dàng xác định đó là hạt ǵ. Tuy vậy, phần lớn những hạt chạm vào đầu ḍ đều là những hạt đă biết. Các nhà khoa học th́ t́m kiếm loại hạt mà họ chưa hề biết tới, với mong muốn tiếp cận bằng chứng về vật chất tối.
Vật chất tối vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất của khoa học vũ trụ. Ảnh: NASA.
Công bố vừa qua là lần đầu tiên Xenon bắt gặp được một loại năng lượng tần số thấp, tương ứng với lư thuyết về Axion, một hạt cơ bản giả định.
Mặc dù theo ước tính chiếm 83% tất cả vật chất của vũ trụ, các nhà khoa học chưa thể t́m ra cách phát hiện vật chất tối. Chúng ta chỉ đoán được rằng vật chất tối tồn tại bởi chúng tác động đến những thứ chúng ta biết được.
Một lư thuyết về vật chất tối giả thuyết loại vật chất này được h́nh thành từ "các hạt lớn với tương tác yếu" hay viết tắt là WIMP. Tuy nhiên, các thí nghiệm của Xenon cho thấy các hạt ở mức năng lượng của WIMPS mà máy ḍ thu được hầu hết là những hạt đă biết, có nghĩa khả năng tồn tại của WIMP là rất thấp.
Loại hạt giả định tiếp theo đang được t́m kiếm là axion. Hạt axion được giả định nhẹ hơn WIMP, tương tác rất ít với vật chất. Các nhà khoa học cho rằng khi axion được đưa vào một từ trường rất mạnh, chúng sẽ tương tác với từ trường và tạo thành photon tức hạt ánh sáng.
"Dù WIMP là loại vật chất tối được giả định trong nhiều năm, giả thuyết về axion cũng tồn tại lâu tương tự, và trong vài năm nay số thí nghiệm t́m kiếm axion tăng vọt", Tien-Tien Yu, nhà vật lư tại đại học Oregon nói với Live Science.
Bước đột phá khó kiểm chứng
Theo Cnet, để hiểu được thí nghiệm của Xenon1T, có thể tưởng tượng rằng có một gói kẹo với 60 viên chia thành 6 màu, tức là mỗi màu sẽ có 10 viên. Kết quả của Xenon1T tương ứng với một màu nào đó bỗng có tới 15 viên trong gói kẹo. Các nhà khoa học chưa thể giải thích v́ sao lại có hiện tượng này, nhưng đưa ra 3 giả thuyết.
Hai trong số đó là tritium, một đồng vị của hydro và neutrino, loại hạt có thể đi qua mọi vật chất. Tritium là vật chất gây nhiễu phổ biến trong các thí nghiệm t́m kiếm vật chất tối được đặt dưới ḷng đất. Trong một số trường hợp, neutrino cũng có thể tương tác mạnh với từ trường và gây nhiễu kết quả.
Giả thuyết thứ ba chính là axion Mặt Trời, loại hạt axion giả định được tạo ra từ lơi của Mặt Trời.
"Các hạt thu nhận được có thể đến từ tritium, nhưng ư tưởng chúng ta t́m thấy một loại hạt mới rất thú vị với chúng tôi", Luca Grandi, nhà vật lư tại đại học Chicago, đồng tác giả nghiên cứu chia sẻ.
Theo báo cáo nghiên cứu, tính toán của các nhà khoa học cho thấy lượng tritium có thể lọt vào thí nghiệm là quá nhỏ so với con số đo kiểm được. Do vậy, giả thuyết phù hợp nhất với dữ liệu là axion Mặt Trời.
Theo Kai Martens, nhà vật lư tham gia vào thí nghiệm, chỉ có 2/10.000 khả năng hạt thu được là tín hiệu nhiễu từ bức xạ nền ngẫu nhiên chứ không phải axion Mặt Trời. Tuy nhiên, để đủ tiêu chuẩn công bố loại hạt mới th́ tỷ lệ phải đạt 1/3,5 triệu (c̣n được gọi là độ biến thiên 5 sigma), cao hơn rất nhiều.
Để kiểm chứng xem hạt mới có phải là axion Mặt Trời không th́ c̣n một cách nữa là dựa vào dữ liệu theo mùa. Do khoảng cách từ Mặt Trời tới Trái Đất thay đổi liên tục theo mùa, lượng axion cũng sẽ thay đổi theo. Tuy nhiên, thí nghiệm này chỉ diễn ra trong 2 năm, là khoảng thời gian quá ngắn để nhận biết được sự thay đổi này.
Xenon1T đă được tháo dỡ vào tháng 12/2018 để nâng cấp lên một phiên bản mới. Do đó, các nhà khoa học không thể tái kiểm chứng các kết quả của thí nghiệm này. Xenonnt, phiên bản mới hiện vẫn đang trong quá tŕnh xây dựng, có thể sẽ làm sáng tỏ hơn những kết quả của Xenon1T.
"Nếu thí nghiệm thành công th́ đây sẽ là một phát hiện lớn. Tôi chưa muốn b́nh luận về dữ liệu trước khi nó được kiểm chứng chéo, nhưng tôi vẫn mong có được dữ liệu 5 sigma hơn", Chanda Prescod-Weinstein, nhà vật lư tại đại học New Hampshire nhận xét.
VietBF @ Sưu Tầm
Games
