TRUNG HỌC DUY TÂN - PHAN RANG

[Mây tím]

Làm thế nào để chúng ta thấy được vật chất tối Vật chất tối vốn rất khó tìm thấy, nhưng một thử nghiệm mới cuối cùng đã có thể làm sáng tỏ thứ vật chất huyền bí này. Rất lâu trước khi chúng ta có thuyết nguyên tử của vật chất, các nhà khoa học đã biết không khí là có thật, mặc dù nó không được nhìn thấy bằng mắt thường. Điều này là bởi vì chúng ta có thể nhìn thấy các hoạt động của nó như gió làm đung đưa những chiếc lá trên cây. Cũng giống như vậy, trong vũ trụ rộng lớn này chúng ta nhìn thấy tác động của một loại lực vô hình nào đó trong sự vận động của các ngôi sao trong các dải ngân hà. Nhưng chúng ta vẫn không biết “vật chất tối” bí ẩn này được cấu tạo từ điều gì. Ngày nay với những máy dò thế hệ mới – bao gồm cả máy dò mà chúng ta đang xây dựng trong một mỏ vàng ở Victoria – cho ta hi vọng rằng cuối cùng chúng ta cũng có thể làm sáng tỏ về vật chất tối. Phát sáng trong bóng tối Một số mô hình dự đoán rằng bất cứ hạt nào tạo nên vật chất tối cũng là phản hạt của chính nó. Điều này có thể dẫn đến một dự đoán thú vị rằng nếu hai hạt vật chất tối tương tác với nhau chúng sẽ tự hủy thành một trận mưa hạt vô cùng đẹp hoặc là mưa bức xạ. Nếu nó tự hủy thành các hạt, thì các máy thăm dò đặt trong không gian như máy Quang Phổ Điện Từ Alpha (AMS) trên Trạm Vũ Trụ Quốc Tế, có lẽ đã phát hiện ra số lượng dương tử (positron) bất thường. Nếu nó tự hủy thành bức xạ (hoặc nếu những dương tử này tự hủy), thì bức xạ sẽ ở dạng tia gamma năng lượng cao, điều này có thể được phát hiện bởi kính Thiên Văn Tia Gamma Fermi của NASA quay xung quanh trái đất. Máy Quang Phổ Điện Từ Alpha (AMS) trên Trạm Vũ Trụ Quốc Tế có thể giúp tìm ra những dấu hiệu của vật chất tối Nếu vậy, tín hiệu sẽ mạnh nhất ở vị trí có mật độ vật chất tối cao nhất. Vị trí đó có thể nằm gần trung tâm của hệ ngân hà chúng ta, tại đó nó bị hàng ngàn ngôi sao và hố đen siêu lớn hút bởi lực hấp dẫn khổng lồ. Không may, những hố đen và những ngôi sao phát nổ gần đó có thể tạo ra những tín hiệu tương tự để hủy diệt vật chất tối. Thật khó để chúng ta phân biệt được bất kỳ tín hiệu vật chất tối nào với hố đen hoặc với tín hiệu nhiễu của siêu tân tinh. Tuy nhiên, nếu chúng ta thấy một cụm vật chất tối đang phát sáng rực rỡ dưới dạng tia gamma, và hầu như không có ngôi sao nào bên trong đó, thì chúng ta có thể tự tin rằng chúng ta đã tìm thấy các dấu hiệu của vật chất tối rồi. May mắn là có những vật thể như thế này đang quay quanh dải ngân hà, nó được biết như một dãy thiên hà hình cầu lùn mờ nhạt. Nhưng cũng rất đáng tiếc rằng dường như không phát hiện thấy tia gamma từ những vật thể này, mặc dù có những dấu vết cho thấy một điều gì đó thú vị đang diễn ra bên trong. Máy Gia Tốc Hạt Lớn ở CERN có thể tạo ra các hạt vật chất tối. Để khẳng định bản chất của vật chất tối thì không có gì thay thế bằng những phát hiện trực tiếp trong phòng thí nghiệm. Vật chất tối có thể được tạo ra trong suốt quá trình va chạm trong Máy Gia Tốc Hạt Lớn ở CERN, trong trường hợp đó nó sẽ bay qua các máy dò mà không hề tách biệt chúng. Sự xuất hiện của nó sẽ được tiết lộ giống như một kế toán mưu mẹo: chúng ta đo tất cả các năng lượng đầu vào và năng lượng đầu ra của vụ va chạm. Nếu chúng không bằng nhau, chúng ta biết rằng một số năng lượng đã thất thoát dưới hình thức của vật chất tối. Đào Tìm Vàng Đen Có một sự lựa chọn nữa là cố gắng khám phá ra vật chất tối đang sản sinh một cách tự nhiên trong hệ ngân hà của chúng ta mà mỗi năm trái đất đều tiếp xúc với. Cách thức này là trên cơ sở vật chất tối giống như những bóng ma va chạm với các hạt nhân nguyên tử trong một vụ va chạm trực diện. Thật vậy, trong lúc bạn đọc bài viết này, có khả năng là một nguyên tử của bạn đã bị đánh bật ra ngoài bởi một hạt vật chất tối. Mặc dù không chắc rằng bạn cảm thấy điều đó vì con người giống như những máy dò tồi tệ. Nhưng chúng tôi đang xây dựng một cái tốt hơn. Cùng với một nhóm các trường Đại Học đa quốc gia, cơ quan nghiên cứu và các ngành công nghiệp, chúng tôi đang xây dựng Phòng thí nghiệm Vật lý Dưới lòng đất Stawell (SUPL), một phòng thí nghiệm dưới lòng đất sâu 1 km tại một mỏ vàng ở Stawell, Victoria. Đây sẽ là nơi đặt máy dò vật chất tối đầu tiên trên thế giới ở Nam bán cầu, được gọi là SABRE. Chúng tôi sử dụng các lớp đá ở trên để ngăn chặn bức xạ từ không gian nếu không sẽ lấn át máy dò của chúng tôi. Điều này đảm bảo rằng chỉ có những vật chất tối vô hình là có thể vượt qua những tảng đá vững chắc, và đôi khi sẽ va chạm với máy dò. Một số các nhà khoa học của thí nghiệm SABRE tại một mỏ vàng ở Stawell. Thí nghiệm SABRE gồm một tinh thể natri iođua siêu tinh khiết pha tạp với tali có mức bức xạ thấp bất thường (rốt cuộc, chúng tôi không muốn nhìn thấy bức xạ của chính mình “phát sáng”). Tinh thể độc đáo này được tạo ra bởi giáo sư Frank Calaprice của Đại học Princeton, chúng sẽ thỉnh thoảng bị va đập bởi một hạt vật chất tối, khiến các hạt nhân của một nguyên tử bị dội ngược lại giống như trò chơi bida. Nguyên tử đó sẽ bị kích động năng lượng trong vụ va chạm và cuối cùng giải phóng năng lượng này như một tia gamma năng lượng cao. Tinh thể sodium iôđua tự nó là một chất phát sáng tự nhiên, do đó nó sẽ đón lấy tia gamma này và tạo ra một tia sáng quang học cho phép các camera cảm ứng xung quanh tinh thể có thể thăm dò được. Vì vậy, trong công cuộc săn lùng những bóng ma (vật chất tối), chúng tôi tìm kiếm những tia sáng mờ nhạt trong bóng tối. Chúng tôi hi vọng rằng vào một lúc nào đó, chúng tôi có thể làm sáng tỏ về vật chất tối, và có cái nhìn sâu sắc về vật chất bí ẩn này, vốn là thứ có tổng khối lượng gấp 5 lần so với vật chất mà chúng ta nhìn thấy trong vũ trụ. Tác giả: Alan Duffy Dịch giả: Tiểu Thảo Nguồn: vietdaikynguyen.com