Các nhà khoa học phát hiện quầng vật chất tối gần Mặt Trời

Tới đây, Tinhte lại tiếp tục đồng hành với bạn để hiểu hơn về bí ẩn của vũ trụ. Theo như trên, vật chất tối không thể có điện tích vì nếu không chúng ta đã phát hiện ra chúng do các bức xạ điện từ phát ra. Chúng cũng không thể tham gia tương tác mạnh vì như thế lực mà chúng tác động lên vật chất thường sẽ lớn hơn nhiều so với hấp dẫn. Như vậy vật chất tối chỉ có hai loại tương tác là hấp dẫn và tương tác yếu. Do đó chúng sẽ tương tác rất yếu với vật chất thường, đó là một trong những nguyên nhân khiến con người rất khó đo đạc và phát hiện. Một hiệu ứng thường xuất hiện khi lượng lớn vật chất tối tập trung là hiện tượng thấu kính hấp dẫn. Hiện tượng này xảy ra khi đường truyền của ánh sáng bị bẻ cong do lực hấp dẫn trước khi chúng đi tới các kính thiên văn của con người. Điều đó cũng xảy ra với các lỗ đen, tuy nhiên lỗ đen không phải là vật chất tối vì chúng ta có thể xác định được chúng qua các hiện tượng khác. Nguyên nhân cụ thể Tinhte sẽ có dịp giới thiệu với các bạn trong một bài viết sau này.

Các bạn thao khảo một bài giới thiệu của Tinhte để hiểu rõ hơn về các tương tác trong tự nhiên ở đây

Trong suốt nhiều thập kỷ các nhà khoa học đã xây dựng các lý thuyết về vật chất tối và sự hình thành của chúng nhằm giải thích các kết quả khi đo đạc các đám khí và thiên hà bằng các kính thiên văn. Tuy nhiên, các phương tiện quan sát hiện đại hơn và kỹ thuật tính toán mới cho biết lượng vật chất tối lớn hơn 3 tới 6 lần so với các dự đoán dựa trên số liệu cũ. Tới năm ngoái, một lần nữa giới khoa học trở nên bối rối khi thực nghiệm lại chỉ ra lượng vật chất tối ít hơn dự đoán. Ở thời điểm đó thì cộng đồng các nhà vật lý tin tưởng các phân tích và quan sát chưa đủ độ chính xác cần thiết để có thể đưa ra một kết quả tin cậy nhằm làm tiền đề cho các mô hình lý thuyết.

Kiểm tra phương pháp mới dựa trên mô phỏng Dải Ngân Hà

Nhằm khắc phục những vẫn đề chung trong nghiên cứu trước đây, nhóm các nhà khoa học dưới sự lãnh đạo của các nghiên cứu viên tới từ UHZ và ETH đã phát triển một phương pháp tính toán đo khối lượng mới. Để chắc chắn, họ kiểm tra tính chính xác của phương pháp này qua quá trình mô phỏng Dải Ngân Hà trên máy tính trước khi áp dụng nó với các số liệu thực tế. Từ đó họ đưa ra một số kết luận thú vị. Kết quả thu được chứng minh kỹ thuật đo và xử lý số liệu được áp dụng trong suốt 20 năm qua đã đưa đến những sai lệnh nghiêm trọng. Đó là nguyên nhân dẫn tới việc ước lượng khối lượng vật chất tối ít hơn thực tế. Sau khi đưa các số liệu về vị trí và vận tốc của hàng ngàn ngôi sao lùn gần Hệ Mặt Trời làm tham số đầu vào trong tính toán, các nhà khoa học Thụy Sĩ đã đưa ra kết quả mới về mật độ vật chất ở khu vực này.

Bằng chứng của vật chất tối gần mặt trời

Giáo sư Silvia Garbari-lãnh đạo nhóm nghiên cứu cho biết các tính toán mà họ đã thực hiện chứng minh sự tồn tại vật chất tối ở gần mặt trời với độ chính xác lên tới 90%. 10% xác suất còn lại là do các sai số thống kê và con số này sẽ giảm đi khi có các số liệu chính xác hơn trong tương lai. Silvia giải thích "Đây có thể là bằng chứng đầu tiên về sự tồn tại của đĩa vật chất tối trong Dải Ngân Hà giống như dự đoán của các lý thuyết và mô phỏng số về sự hình thành của thiên hà, hay ít nhất cũng có một quầng vật chất tối hiện hữu và nó đang bị nén lại nên mật độ khối lượng đo được rất cao.

Ban đầu người ta tin rằng hạt Neutrino là vật chất tối vì nó thỏa mãn hai tiêu chí là chỉ tham gia tương tác yếu và hấp dẫn. Tuy nhiên vào những năm 1960 các bằng chứng thực nghiệm đã bác bỏ giải thuyết này. Ngày nay, nhiều nhà vật lý cho rằng vật chất tối được tạo thành từ các hạt cơ bản ngoài Mô hình Chuẩn. Các hạt này có đặc điểm là chỉ có tương tác yếu và tương tác hấp dẫn với vật chất thông thường. Để phát hiện ra các loại hạt như vậy cần phải có các thí nghiệm chính xác đặt sâu dưới lòng đất lòng đất. Giáo sư George Lake, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết thêm "nếu vật chất tối thực sự là các hạt cơ bản, hàng tỷ hạt sẽ xuyên qua cơ thể bạn mỗi giây mà bạn không thể cảm nhận được. Các nhà vật lý thực nghiệm chỉ hi vọng đo được vài hạt này mỗi năm ở các thí nghiệm nổi tiếng như XEON hay CDMS. Do đó, hiểu rõ các tính chất và sự phân bố của vật chất tối là chìa khoá quan trọng để vén bức màn bí ẩn về các hạt cơ bản tạo nên chúng.