Cuộc săn lùng 'thế lực tối' bí ẩn của vũ trụ

Vũ trụ hữu hình trước mắt chúng ta, bao gồm trái đất, mặt trời, các ngôi sao và những thiên hà khác, đều cấu tạo từ proton, neutron và electron, hợp lại thành nguyên tử. Có lẽ một trong những phát hiện đáng ngạc nhiên nhất của thế kỷ 20 chính là loại vật chất thông thường đó chỉ chiếm không đến 5% trên tổng khối lượng của vũ trụ này. Phần còn lại được cho là bao gồm vật chất tối (chiếm 25%) và năng lượng tối (70%).

tin liên quan

Độc đáo công ty chuyên đi dọn… rác ngoài không gian

Theo giới chuyên gia, sự tồn tại của vật chất tối và năng lượng tối giúp giải thích chuyển động của các vì sao và sự giãn nở của vũ trụ. Tuy nhiên, bất chấp tỷ trọng đáng nể của chúng, giới khoa học chưa từng quan sát trực tiếp vật chất tối lẫn năng lượng tối. Nỗ lực mới, do tiến sĩ Mauro Raggi của Đại học Sapienza (Ý) dẫn đầu, được triển khai nhằm tìm kiếm “thế lực tối” đóng vai trò kết dính các vật chất thường và vật chất tối, năng lượng tối.

Hy vọng thành công có thể khá mỏng manh, nhưng nếu tìm được, các chuyên gia cho rằng đây sẽ là phát hiện chấn động nhất lịch sử vật lý học từ trước đến nay. “Vào thời điểm hiện tại, chúng ta không biết được hơn 90% vũ trụ làm từ cái gì”, theo tiến sĩ Raggi. “Nếu thành công, nhân loại sẽ mở được cánh cửa sang thế giới mới và giúp con người hiểu được các phân tử và lực nối kết tạo ra phần tối của vũ trụ”, theo dự đoán của nhà nghiên cứu tại Rome.

Các chuyên gia vật lý học hiện chỉ biết được 4 lực cơ bản của tự nhiên, cho phép giữ các vật chất lại với nhau. Chẳng hạn, lực điện từ cho phép thực hiện các cuộc gọi di động. Lực tương tác mạnh đảm bảo các bộ phận bên trong một nguyên tử không bị tan rã. Lực tương tác yếu hoạt động trong lĩnh vực bức xạ, và lực hấp dẫn giữ cho đôi chân của con người không bay khỏi mặt đất.

Tuy nhiên, cũng có thể tồn tại những lực vật lý khác mà chúng ta vẫn chưa phát hiện được. Những lực này được cho là sẽ tạo thành hành vi của các phân tử tạo nên vật chất tối, và tạm được gọi là lực cơ bản thứ 5. Tiến sĩ Raggi và các đồng sự sẽ dựa vào thiết bị có tên là Padme, đặt tại Viện Vật lý học hạt nhân quốc gia gần thủ đô Rome của Ý. Padme sẽ ghi nhận những gì xảy ra khi một tấm kim cương bề dày 0,1 mm bị dội dồn dập bằng các chùm positron, phản hạt của electron. Cỗ máy được thiết kế để tìm kiếm những hạt nặng tối đa gấp 50 lần một electron, khoảng trọng lượng được các chuyên gia hy vọng sẽ là “photon tối” để tìm ra dấu vết của “thế lực tối”. Cỗ máy Padme sẽ tiếp tục chạy từ cuối tháng 9 đến hết năm 2018, trước khi có kế hoạch chuyển thiết bị này cho Đại học Cornell vào năm 2021 để triển khai giai đoạn tiếp theo.

Ngoài Đại học Sapienza, các nỗ lực truy tìm photon tối cũng đang được xúc tiến tại các phòng thí nghiệm khác trên thế giới. Bryan McKinnon, một nghiên cứu sinh tại Đại học Glasgow (Scotland), đang tham gia nỗ lực tương tự tại cơ sở máy gia tốc hạt Thomas Jefferson ở bang Virginia (Mỹ). “Photon tối, nếu tồn tại, sẽ đóng vai trò như cánh cổng mở đến thế giới mới”, theo ông McKinnon.