Phát hiện hạt vũ trụ bí ẩn, lao xuống Trái Đất với tốc độ ánh sáng

Các nhà khoa học vừa phát hiện hạt neutrino (còn gọi là hạt sơ cấp, hay hạt ma) có năng lượng cao nhất từng được quan sát, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực vật lý thiên văn.

Hạt này đã chạm đến Trái Đất với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng và sở hữu mức năng lượng cao gấp 30 lần so với bất kỳ neutrino nào từng được ghi nhận trước đây.

Phát hiện này là bằng chứng cho thấy vũ trụ có thể tạo ra các neutrino với mức năng lượng vượt xa những gì con người từng biết đến.

Neutrino là gì?

Neutrino có tên gọi là "hạt ma" vì chúng không có điện tích, có khối lượng gần như bằng 0, và rất khó tương tác với vật chất. Những yếu tố này khiến nó gần như vô hình trước những phương pháp quan sát thông thường.

Mỗi giây, ước tính có khoảng 100 nghìn tỷ neutrino đi xuyên qua cơ thể con người mà không để lại dấu vết nào.

Dù là loại hạt phổ biến thứ 2 trong vũ trụ sau photon, chúng cực kỳ khó phát hiện. Đó là lý do các kính thiên văn neutrino thường phải được đặt sâu dưới lòng đất hoặc dưới biển để tránh bị nhiễu bởi các tia vũ trụ khác.

TS Rosa Coniglione từ Viện Vật lý Hạt nhân Quốc gia Ý cho rằng: "Neutrino là những sứ giả vũ trụ đặc biệt, mang đến cho chúng ta thông tin về các cơ chế hoạt động của những hiện tượng năng lượng kỳ lạ và giúp chúng ta khám phá những vùng xa xôi nhất của vũ trụ".

Nguồn gốc bí ẩn

Nhóm nghiên cứu ước tính neutrino này có mức năng lượng lên tới 220 triệu tỷ electron volt, gấp 30.000 lần so với năng lượng mà máy gia tốc hạt lớn nhất Trái Đất - Large Hadron Collider (LHC) - có thể đạt được.

Để so sánh, nếu muốn gia tốc một hạt lên mức năng lượng này, LHC sẽ phải được mở rộng từ mức hiện tại là 27 km lên khoảng 40.000 km, tương đương chu vi của Trái Đất.

Vậy, câu hỏi là cỗ máy gia tốc tự nhiên nào trong vũ trụ có thể tạo ra một neutrino mạnh đến như vậy? Theo phỏng đoán của các nhà nghiên cứu, hạt neutrino đặc biệt này có nguồn gốc từ một hố đen nằm ở bên ngoài Dải Ngân Hà.

Hố đen này đóng vai trò như một máy gia tốc hạt tự nhiên, do chúng hút vật chất xung quanh, và tạo ra các luồng hạt cực mạnh gọi là tia vũ trụ (cosmic rays).

Những tia này sau đó có thể va chạm với các hạt vật chất và tạo ra các neutrino năng lượng cực cao.

Một giả thuyết khác cho rằng nó có thể đã được tạo ra khi một tia vũ trụ siêu năng lượng va chạm với các photon (hạt ánh sáng) còn sót lại từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ sau Vụ Nổ Lớn.

"Đây là một vùng năng lượng chưa từng được thăm dò trước đây", TS Paschal Coyle từ Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp nhận định. "Lịch sử cho thấy rằng bất cứ khi nào chúng ta mở ra một "cửa sổ năng lượng" mới, chúng ta đều không bao giờ biết trước điều gì sẽ được khám phá".