Vì sao chúng ta có thể sống sót?

Một ngày, bạn có thể đột ngột biến mất khỏi cõi đời này mà chưa kịp hiểu gì cả. Nguyên nhân là bạn đã gặp phải “phản vật chất” của mình. Sau 37 năm nghiên cứu, các nhà khoa học vừa tìm ra ra một bằng chứng cực kỳ quan trọng giải thích khả năng sống sót của bạn: vật chất có tính ổn định cao hơn phản vật chất.

Máy dò hạt Babar.

Đây là kết quả nghiên cứu của hơn 600 nhà khoa học thuộc 75 học viện khác nhau trên thế giới (Canada, Trung Quốc, Pháp, Đức, Anh, Italia, Na Uy, Nga và Mỹ). Với sự giúp đỡ của một máy dò hạt (detector) tên là Babar, nặng 1.200 tấn ở Stanford, California, họ đã chứng minh được rằng: hạt B meson (gồm một cặp quark và antiquark) có tính ổn định cao hơn phản hạt của nó.

Vật chất và phản vật chất

Trước vụ nổ Big Bang, vũ trụ của chúng ta chỉ là một điểm vô cùng nhỏ với một nguồn năng lượng vô cùng lớn. Chưa có không gian, thời gian, vật chất. Sau vụ nổ, năng lượng bung ra, hình thành các hạt (tạo nên vật chất) và các phản hạt (tạo nên phản vật chất).

Theo lý thuyết thì:

Lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau.
Vật chất và phản vật chất (dưới dạng các hạt) biến động không ngừng. Chúng có thể xuất hiện hoặc biến mất liên tục. Xác suất để một hạt hay phản hạt tồn tại trong một thời gian nhất định gọi là tính ổn định.
Nếu một hạt vật chất gặp phản hạt của nó, mà cả hai cùng có tính ổn định ngang nhau, chúng sẽ biến mất.

Vì 3 lý do trên nên vật chất phải có tính ổn định cao hơn phản vật chất một chút, nếu không toàn bộ vũ trụ sẽ biến mất. Năm 1964, lần đầu tiên nhà vật lý thiên tài người Nga Andrei Sakhrov chứng minh được sự tồn tại của một hạt mà phản hạt của nó kém bền vững hơn: đó là hạt K meson. Sau đó ông đã đưa vào ngành vật lý một khái niệm mới để miêu tả hiện tượng này: hiện tượng vi phạm CP (charge-parity violation: vi phạm trạng thái cân bằng giữa vật chất và phản vật chất).

37 năm liền, các nhà khoa học đã tìm mọi cách để chứng minh rằng hiện tượng vi phạm CP cũng xuất hiện ở các hạt khác nữa, mà trước tiên là ở hạt B meson, song đều không thu được kết quả.

Các vấn đề còn lại

Với việc tìm ra bằng chứng “vi phạm CP” ở hạt B meson, các nhà vật lý đã tìm ra hai loại hạt có độ ổn định lớn hơn phản hạt, góp phần chứng minh rõ hơn quá trình hình thành vật chất sau vụ nổ Big Bang. Tuy nhiên, lượng vật chất tồn tại trong vũ trụ hiện nay vẫn lớn hơn lượng phản vật chất rất nhiều. Có thể, “trong vũ trụ còn tồn tại một thứ gì đấy mà chúng ta chưa biết”, Steward Smith, phát ngôn viên của nhóm khoa học, nói.

"Hoặc là trong vũ trụ còn tồn tại một số loại hạt khác, có thể quá nặng nên các máy gia tốc (dùng để sản xuất các hạt) không tạo ra được, hoặc trong vũ trụ đang ngự trị những hiện tượng vật lý mà chúng ta còn chưa chưa biết đến", Smith nói.

Minh Hy (theo BBC, CNN, SPIEGEL, 10/7)