Vật chất tối là một bí ẩn với khoa học. Ảnh: ESO
Theo Guardian, đây là phát biểu của nhà vũ trụ học Carlos Frenk tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội tiến bộ khoa học Mỹ (AAAS) diễn ra từ 11 - 15/2 tại thủ đô Washington.
Phát biểu dựa trên kết quả thu được từ các máy dò vật chất tối nhạy nhất trên thế giới tháng 12 năm ngoái. Nhà vật lý Alex Murphy đã thí nghiệm đưa một thùng xenon lỏng xuống một mỏ vàng ở Nam Dakota, Mỹ, khoảng 1,5 km.
Đây là thùng chứa 1/3 tấn xenon ở nhiệt độ -65 độ C, có khả năng phát hiện các sự kiện hiếm hoi khi một nguyên tử xenon va chạm với một hạt vật chất tối, tạo ra một chớp sáng nhỏ. Murphy hiện cộng tác với các nhà khoa học khác tại phòng thí nghiệm LUX, Đại học Nam Dakota.
Tuy nhiên, Murphy chia sẻ, nhóm của ông thực sự vẫn chưa phát hiện ra loại vật chất bí ẩn tạo nên khoảng 1/4 vũ trụ này.
"Dù vậy, tin tốt là vùng tìm kiếm đã được thu hẹp lại, ông nói, ám chỉ đến nhiều nơi khác nhau đã được các nhà khoa học tìm kiếm vật chất tối. "Có quá nhiều mô hình được kỳ vọng. Nghĩa là có thể chúng tôi sẽ sớm tìm ra vật chất tối, nhưng cũng có thể phải mất thêm một khoảng thời gian rất dài nữa".
Các nhà vật lý tin rằng một số loại vật chất tối tồn tại do các nhà thiên văn có thể phát hiện lực hấp dẫn mà nó tác động lên các ngôi sao và thiên hà. Tuy nhiên, bản thân nó không chỉ vô hình, mà còn chưa bao giờ được các máy dò phát hiện trực tiếp hoặc gián tiếp. Họ cho rằng vật chất tối bao gồm các "hạt nặng tương tác yếu" – Wimps, là vật chất còn lại sau Big Bang, có thể đi xuyên qua vật chất thường mà không để lại dấu vết gì, trừ hấp dẫn.
"Có một nhiệm vụ to lớn hơn là chỉ cố gắng tìm kiếm vật chất tối. Đây sẽ là chìa khóa để mở ra các lý thuyết vật lý sâu sắc hơn, một nhiệm vụ dài hơi".
LUX không phải là nơi duy nhất truy tìm vật chất tối. Một nhóm nghiên cứu khác tại Australia đang xây dựng một hệ thống dò vật chất tối mới nhất thế giới, nằm bên dưới một mỏ vàng (các hang động giúp che chắn thiết bị khỏi bức xạ vũ trụ làm sai lệch kết quả đo được). Một máy dò khác được gắn trên trạm vũ trụ quốc tế ISS với hy vọng tìm thấy các dấu hiệu gián tiếp về vật chất tối. Ngoài ra còn một số thí nghiệm với thùng chứa xenon và va chạm giữa các hạt tương tự của LUX hy vọng sẽ cho kết quả vào năm sau, 2017.
"Thực sự công việc không có tính cạnh tranh lắm. Nếu một trong những đối thủ của chúng tôi thu được tín hiệu rõ ràng về đặc trưng của vật chất tối, tôi nghĩ ai cũng vui mừng", Murphy nói.
Cũng theo Murphy, trong vài năm tới, LUX sẽ tiếp tục cải tiến hệ thống và nhận thêm khoảng 10 tấn xenon lỏng, về cơ bản trở thành một thiết bị dò tìm mới có tên LUX_Zeplin. Nhưng các kết quả có thể sẽ phải chờ tới năm 2018 do các thách thức về kỹ thuật.
"Chúng tôi phải giữ 10 tấn xenon lỏng sâu dưới lòng đất 1,5 km; đảm bảo không làm thất thoát vì nó rất đắt; mà lượng chất khí làm lạnh lớn như vậy luôn tiềm tàng rủi ro cao. Vì vậy tuyệt đối không được thất bại".
Trong khi đó, tại AAAS, các nhà nghiên cứu đang còn một mối bận tâm khác, tìm kiếm một loại hạt bí ẩn. Đây là loại neutrino thứ 4, được gọi là "vô trùng", vì thậm chí nó còn không có cả các điện tích yếu như ở các neutrino thông thường. Kam-Biu Luk, một nhà vật lý tại Đại học California, Berkeley, công bố số liệu mới cho thấy một "bất đồng bất ngờ giữa các quan sát và dự đoán của chúng tôi" trong việc tìm kiếm các hạt này.
Ông và các cộng sự trong một thí nghiệm tại Trung Quốc đã tìm thấy một sự dư thừa bất thường của các phản neutrino, phù hợp với hai thí nghiệm khác. Họ công bố kết quả vào hôm 13/2 trên tạp chí Physical Review Letters.
Nhà vũ trụ học Olga Mena Requejo cho rằng các neutrino mới cần phải được tìm thấy, từ đó các nhà khoa học có thể tìm hiểu thêm về mối quan hệ giữa vật chất và phản vật chất, và trả lời một câu hỏi về vật lý kể từ những năm 1950: "Đặc tính của neutrino là gì? Nó thực sự rất lạ thường và tối quan trọng ".
Sau khi tìm ra hạt boson Higgs vào năm 2012, các nhà khoa học đã trải qua một cuộc "khủng hoảng hiện sinh", theo Tim Andeen, một trong hàng trăm nhà khoa học tham gia cuộc tìm kiếm này. Nhưng hiện nay, các lĩnh vực nghiên cứu đã rộng lớn hơn: dấu hiệu của siêu đối xứng, các chiều không gian khác, vật chất tối… "Chúng tôi không còn hạt Higgs để tìm kiếm, nhưng chúng tôi biết chắc đó không phải là sự kết thúc", Andeen nói.
Nguyễn Thành Minh