SunMimi2120
New member
Nghe có vẻ hơi drama nhưng mà thật đấy! Khoảng 85% vật chất trong vũ trụ là "vật chất tối" - thứ mà mình không thể nhìn thấy bằng mắt thường hay bất kỳ sóng điện từ nào cả Nhưng đừng nghĩ nó vô dụng nhé, vật chất bí ẩn này chính là "trùm cuối" quyết định vận mệnh cả vũ trụ luôn! Vậy nó là cái gì? Làm sao nghiên cứu? Và quan trọng nhất - nó liên quan gì đến sự sống còn của chúng ta?
Năm 2019, sự kiện chung của TED và Học viện Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã mời Risa Wechsler - một nhà vật lý đỉnh cao tại Đại học Stanford - đến chia sẻ về vật chất tối. Chị Risa này không phải dạng vừa đâu nhé, là giáo sư vật lý hạt và vật lý thiên văn tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC, đồng thời còn là giám đốc của Viện Vật lý Thiên văn và Vũ trụ Kavli nữa
Trong bài phát biểu, Risa giải thích tại sao vật chất tối có thể là "chìa khóa vàng" để hiểu về sự hình thành của vũ trụ, đồng thời chia sẻ cách các nhà vật lý trên khắp thế giới đang "lên chiến lược" nghiên cứu chúng.
Hồi xưa ở Trung Quốc cổ đại, người ta dùng kim, mộc, thủy, hỏa, thổ làm nguyên tố cơ bản để nghiên cứu vạn vật. Giờ với khoa học hiện đại, chúng ta đã biết vật chất vũ trụ được tạo nên từ phân tử, nguyên tử, proton và các hạt khác. Những thứ này có thể quan sát được từ thiên hà, hành tinh, khí, bụi, sinh vật, v.v...
Nhưng plot twist là những "vật chất" nhìn thấy được này chỉ chiếm... 15% vật chất trong vũ trụ thôi! 85% còn lại không hấp thụ hay phát ra ánh sáng, mình không thể quan sát bằng mắt thường và hầu như không thể phát hiện bằng sóng điện từ hay ánh sáng nào cả.
Chúng được gọi là vật chất tối. Nghe hơi trừu tượng và khó tưởng tượng nhỉ? Nhưng khoa học ngày nay cho rằng vật chất tối ở khắp mọi nơi luôn, kể cả ngay bên cạnh bạn đấy!
Để hiểu vật chất tối ảnh hưởng như thế nào đến con người, trước hết phải hiểu nguồn gốc của Dải Ngân hà đã.
Chưa đầy một giây sau Big Bang (Vụ nổ lớn), vũ trụ giãn nở siêu nhanh, và mọi vật chất đều được tạo ra vào thời điểm này. Khoảng 400.000 năm sau Big Bang, vũ trụ nóng, đặc và mịn, nhưng khối lượng vật chất phân bố không đều. Trong quá trình này, vật chất tối đóng vai trò cực kỳ quan trọng - chúng "gom" những điểm khối lượng nhỏ lẻ lại với nhau
Xem hình bên trái (vũ trụ có vật chất tối) và bên phải (vũ trụ thiếu vật chất tối) là thấy khác biệt rồi!
Trong vũ trụ có vật chất tối, sự tích tụ khối lượng tăng nhanh và dễ hình thành thiên hà. Còn vũ trụ thiếu vật chất tối chỉ có những vật chất khối lượng nhỏ nên chỉ giữ nguyên trạng thái ban đầu, ít thay đổi.
Vậy nên vật chất tối quyết định nguồn gốc, sự hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong vũ trụ! Nếu không có vật chất tối thì khó có hệ tự hấp dẫn, sẽ không có thiên hà lớn như Dải Ngân hà, và khả năng hình thành thiên hà phù hợp với sự sống sẽ giảm sút nghiêm trọng Đương nhiên là sẽ không có con người hoặc bất kỳ sinh vật nào xuất hiện rồi.
Nói cách khác, vật chất tối là "kiến trúc sư vũ trụ" - không có nó thì chúng ta không thể tồn tại!
Hầu hết các nhà vật lý đều tin rằng vật chất tối là một loại hạt, tương tự như các hạt hạ nguyên tử mà chúng ta biết, như proton, neutron và electron. Các nhà vật lý và thiên văn học đã thử nhiều phương pháp để tìm các hạt vật chất tối vô hình này. Hiện có ba cách để "săn lùng" vật chất tối: máy dò trong phòng thí nghiệm dưới lòng đất, máy dò mặt đất hoặc không gian, và thông qua Máy va chạm Hadron Lớn (LHC) để tạo ra các hạt vật chất tối
Tưởng tượng nhé, nhiều hạt khác nhau trong vũ trụ đang "bay vào" Trái Đất như cơn mưa mùa hạ vậy. Việc phát hiện các hạt vật chất tối vô hình trong một sân vận động cũng khó như tìm một cây kim rơi trên mặt đất luôn!
Để chặn tất cả các loại hạt vũ trụ "ồn ào", các nhà khoa học thường dùng các phòng thí nghiệm cực sâu dưới lòng đất - đây là môi trường "xịn xò" để tiến hành các thí nghiệm vật lý cơ bản và tiên tiến.
Nhiều quốc gia đã dùng hầm mỏ và phòng thí nghiệm hầm sâu để xây dựng các máy dò vật chất tối siêu nhạy, chờ đợi các hạt vật chất tối đi qua Trái Đất va chạm với vật chất dày đặc hơn, hy vọng tìm ra manh mối của vật chất tối.
Phòng thí nghiệm Vật chất tối ở núi Cận Bình (Jinpingshan), Tứ Xuyên, Trung Quốc nằm sâu hơn 2.400 mét dưới lòng đất, là phòng thí nghiệm sâu nhất thế giới và có thể che chắn một lượng lớn tia vũ trụ đấy! ️ Nếu may mắn, lò phản ứng trong phòng thí nghiệm có thể ghi lại dấu vết của các hạt vật chất tối đi qua lớp đá.
Sau khi Phòng thí nghiệm ở núi Cận Bình hoàn thành và đưa vào sử dụng giai đoạn đầu, các nhà khoa học đã đạt được hàng loạt kết quả nghiên cứu, loại trừ thành công một số hướng nghiên cứu vật chất tối và thu hẹp phạm vi nghiên cứu. Giai đoạn thứ hai của dự án sẽ lắp đặt một máy dò siêu cấp mạnh hơn, có thể phát hiện các hạt vật chất tối nhạy hơn nữa.
Nếu thí nghiệm dưới lòng đất chủ yếu "bắt tận tay" vật chất tối (tức là phát hiện quá trình va chạm giữa các hạt vật chất tối và vật chất thông thường), thì thiết bị vũ trụ lại phát hiện gián tiếp - khác hẳn so với giả thiết vật lý dựa trên phát hiện trực tiếp trên mặt đất.
Các nhà vật lý tin rằng các hạt năng lượng cao sẽ được tạo ra sau khi các hạt vật chất tối va chạm. Các máy dò vệ tinh vật chất tối đang cố gắng phát hiện chính xác các hạt này và tìm bằng chứng về sự tồn tại của chúng thông qua phổ năng lượng và sự phân bố không gian. Hiện tại, những "chiến binh" dò tìm vật chất tối nổi tiếng nhất thế giới bao gồm vệ tinh Fermi của Mỹ, Máy đo phổ từ tính Alpha AMS-02 và "Wukong" (Tôn Ngộ Không) của Trung Quốc
Các nhà khoa học cũng đang cố gắng dùng Máy va chạm Hadron Lớn của Thụy Sĩ để cho các hạt va chạm với nhau xem có tạo ra vật chất tối không. Máy gia tốc này có thể tăng tốc các hạt hạ nguyên tử gần bằng tốc độ ánh sáng, sau đó làm chúng va chạm với nhau để tạo ra nhiều loại hạt, kể cả các hạt vật chất tối.
Tuy nhiên, dù đã dùng máy gia tốc hạt mạnh nhất rồi, cho đến nay vẫn chưa tìm thấy dấu hiệu của vật chất tối Một trong những nguyên nhân có thể là do công suất và tốc độ của máy gia tốc hiện tại chưa đủ mạnh.
Máy va chạm Hadron Lớn của Thụy Sĩ (LHC) là máy va chạm hạt lớn nhất thế giới, nhưng giờ nó đã ở tuổi "xế chiều" rồi.
Các nhà khoa học hy vọng sẽ thiết kế và khởi chạy một máy gia tốc hạt mạnh hơn. Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN) có kế hoạch xây dựng ở Thụy Sĩ một siêu máy va chạm hình tròn dài 100 km trong đường hầm ngầm Geneva. Năng lượng của vụ va chạm proton sẽ gấp 6 lần năng lượng của LHC hiện tại, nhằm đẩy mạnh nghiên cứu tiên tiến trong vật lý năng lượng cao
Đối với các nhà khoa học đang "cày" tìm kiếm vật chất tối, việc săn lùng thứ đầy ẩn số này - dù ở trên mặt đất hay trong không gian - vẫn đòi hỏi phải có nhiều loại máy dò khác nhau tiên tiến hơn để thu thập thêm dữ liệu và loại bỏ nhiều giả thuyết hơn.
Khi đó, họ mới có thể tìm ra con đường đúng đắn cho việc tìm hiểu vật chất tối. Cho đến nay, các nghiên cứu phát hiện nói trên đã đạt được một số tiến bộ nhất định, nhưng những quan sát này vẫn chưa thể làm rõ vật chất tối là gì. Con đường phía trước vẫn còn dài và các nhà khoa học vẫn đang miệt mài tìm kiếm câu trả lời
Nguồn: soha.vn