Bản in

Khoa học

Thứ Hai, 1/4/2019 15:13

Bằng chứng mới về sự tồn tại của vũ trụ

Bên trong Máy gia tốc hạt lớn LHC của CERN - nằm trong đường hầm đi qua biên giới Pháp và Thụy SĩBên trong Máy gia tốc hạt lớn LHC của CERN - nằm trong đường hầm đi qua biên giới Pháp và Thụy Sĩ

GD&TĐ - Đây là lần đầu tiên các nhà vật lý làm việc tại máy nghiền nguyên tử lớn nhất trên thế giới quan sát thấy sự khác biệt trong quá trình phân rã của các hạt và phản hạt mang một khối vật chất cơ bản có tên gọi là “hạt quark quyến rũ”.

Phát hiện này có thể giúp giải thích cho câu hỏi tại sao vật chất tồn tại. “Đây là 1 cột mốc lịch sử” - Giáo sư Vật lý Sheldon Stone đến từ ĐH Syracuse (Mỹ) - một trong những cộng tác viên của nghiên cứu mới này cho biết.

Mọi hạt vật chất đều có một hạt phản vật chất của chính nó với khối lượng tương đương nhưng mang điện tích nghịch. Khi vật chất và phản vật chất gặp nhau, chúng đồng thời hủy diệt lẫn nhau. Đó chính là vấn đề. Như trong Vụ Nổ lớn (Big Bang) đáng lẽ đã tạo ra một lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau và tất cả chúng sẽ tiêu diệt lẫn nhau nhanh chóng, không để lại gì ngoài năng lượng thuần túy.

Thế nhưng rõ ràng điều này đã không xảy ra. Thay vào đó, khoảng 1 trong 1 tỉ quark (các hạt cơ bản tạo nên proton và neutron) đã lưu lại. Vì thế, vũ trụ tồn tại. “Điều đó có nghĩa là các hạt và phản hạt đã không hoạt động hoàn toàn giống hệt nhau”, GS Stone trao đổi với Live Science; “Thay vào đó, chúng phân rã ở tốc độ hơi chênh lệch, cho phép sự mất cân bằng xảy ra giữa vật chất và phản vật chất. Các nhà vật lý gọi sự khác biệt trong hành vi đó là vi phạm đối xứng CP”.

Khái niệm vi phạm đối xứng CP xuất phát từ nhà vật lý người Nga Andrei Sakharov. Ông đã đề xuất nó vào năm 1967 như lời giải thích cho lý do tại sao vật chất vẫn tồn tại sau Big Bang. “Đây là một trong những tiêu chí cần thiết để chúng ta tồn tại, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu được nguồn gốc của vi phạm CP là gì”, GS Stone nói.

Có sáu loại quark khác nhau, tất cả đều có thuộc tính riêng: Lên và xuống, đỉnh và đáy, quyến rũ và kỳ lạ. Vào năm 1964, các nhà vật lý lần đầu tiên quan sát thấy sự vi phạm CP trong hiện thực ở những hạt quark lạ. Năm 2001, họ đã thấy điều đó xảy ra với các hạt chứa quark đáy (cả hai phát hiện đều nhận được giải thưởng Nobel).

GS Stone là một trong những nhà nghiên cứu thí nghiệm LHCb (Large Hadron Collider beauty). LHCb là thí nghiệm vật lý sử dụng Máy Gia tốc hạt lớn LHC của CERN - nằm trong đường hầm vòng tròn dài 27km đi qua biên giới Pháp và Thụy Sĩ - để bắn các hạt hạ nguyên tử sao cho chúng đâm vào nhau, tái tạo lại những tia sáng năng lượng xuất hiện sau Big Bang. Khi các hạt đâm vào nhau, chúng vỡ thành các phần cấu thành, sau đó phân rã trong một phần nhỏ của một giây thành các hạt ổn định hơn.

Quan sát mới nhất có bao gồm sự kết hợp của các quark được gọi là meson, cụ thể là meson D0

(“d-zero”) và meson phản D0. Meson D0 được tạo thành từ một quark quyến rũ và một quark phản lên (phản hạt của quark lên). Meson phản D0 là sự kết hợp của một quark phản quyến rũ và một quark lên.

“Điều này có nghĩa, D0 và phản D0 không phân rã cùng tỷ lệ và đó là những gì chúng ta gọi là vi phạm CP”, GS Stone nói. Điều đó làm mọi thứ trở nên thú vị. Sự khác biệt trong phân rã không đủ lớn để giải thích những gì xảy ra sau Big Bang khiến quá nhiều vật chất còn tồn tại nhưng nó đủ lớn để gây ngạc nhiên, GS Stone trao đổi thêm.

Các nhà vật lý dựa vào Mô hình chuẩn để giải thích tất cả mọi thứ ở quy mô hạ nguyên tử. Câu hỏi bây giờ là liệu những dự đoán được đưa ra bởi Mô hình chuẩn có thể giải thích được phép đo quark quyến rũ mà nhóm vừa thực hiện hay không, hay nó sẽ cần một số tác động mới để giải thích mà theo GS Stone “sẽ là kết quả thú vị nhất”.

Theo Thúy Hà
Livescience