Phát hiện 'phân tử ma' có năng lượng mạnh hơn 100 lần

Các nhà vật lý đã phát hiện ra neutrino năng lượng cao nhất từng được phát hiện trên Trái Đất. Neutrino, được phát hiện ở đáy biển Địa Trung Hải, có năng lượng cao hơn gần 100 lần so với bất kỳ phân tử ma (hạt ma) nào được phát hiện trước đó.

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra “ phân tử ma ” (hạt ma) mạnh nhất từng được phát hiện, và họ không chắc nó đến từ đâu.

Phân tử này, lóe lên qua một máy dò bên trong Kính viễn vọng Neutrino Kilômét Khối (KM3NeT) ở đáy Biển Địa Trung Hải, là một neutrino có năng lượng ước tính là 220 nghìn tỷ electron vôn — mạnh hơn 100 lần so với bất kỳ neutrino nào được phát hiện trước đây.

Quỹ đạo và năng lượng này có nghĩa là nó có thể đến từ một tia vũ trụ — các hạt hạ nguyên tử như proton hoặc electron được phun ra với tốc độ cao ở đâu đó trong vũ trụ. Nhưng bản chất của sự kiện thảm khốc tạo ra hạt năng lượng cực lớn này vẫn còn là một bí ẩn. Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện này trên tạp chí Nature .

" Neutrino là một trong những hạt cơ bản bí ẩn nhất. Chúng không mang điện tích, hầu như không có khối lượng và chỉ tương tác yếu với vật chất", Rosa Coniglione , phó phát ngôn viên của máy dò KM3NeT và là nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý hạt nhân quốc gia Ý, cho biết trong một tuyên bố . "Chúng là những sứ giả vũ trụ đặc biệt, mang đến cho chúng ta thông tin độc đáo về các cơ chế liên quan đến các hiện tượng năng lượng nhất và cho phép chúng ta khám phá những vùng xa nhất của Vũ trụ".

Chương mới trong thiên văn học neutrino

Mỗi giây, khoảng 100 tỷ neutrino đi qua mỗi centimet vuông cơ thể bạn. Các hạt nhỏ bé này có ở khắp mọi nơi và được tạo ra trong ngọn lửa hạt nhân của các ngôi sao, trong các vụ nổ sao khổng lồ, do sự phân rã phóng xạ và trong các máy gia tốc hạt và lò phản ứng hạt nhân trên Trái Đất .

Mặc dù có mặt ở khắp mọi nơi, các tương tác tối thiểu của các hạt không mang điện tích và gần như không có khối lượng với các vật chất khác khiến neutrino cực kỳ khó phát hiện. Nhiều thí nghiệm phát hiện neutrino đã phát hiện ra sự bắn phá liên tục của neutrino từ mặt trời, nhưng chuỗi này cũng che giấu neutrino từ các nguồn bất thường hơn, chẳng hạn như các vụ nổ sao khổng lồ được gọi là siêu tân tinh và các trận mưa hạt do tia vũ trụ tạo ra.

Để lọc ra các neutrino năng lượng thấp hơn và tìm kiếm những neutrino có năng lượng cao hơn, các nhà khoa học và kỹ sư đã xây dựng kính viễn vọng neutrino KM3NeT, được chia thành hai máy dò: Nghiên cứu hạt thiên văn với vũ trụ trong vực thẳm (ARCA) và Nghiên cứu dao động với vũ trụ trong vực thẳm (ORCA), được đặt ở các vị trí riêng biệt dưới đáy Biển Địa Trung Hải.

Giống như một chiếc máy bay di chuyển nhanh hơn tốc độ âm thanh tạo ra tiếng nổ siêu thanh, một hạt di chuyển qua môi trường làm chậm ánh sáng, chẳng hạn như nước, nhanh hơn tốc độ ánh sáng tạo ra một ánh sáng xanh mờ nhạt trên đường đi của nó. Bằng cách tìm kiếm ánh sáng này, được gọi là bức xạ Cherenkov, các nhà khoa học có thể phát hiện ra các vệt sản phẩm phụ của hạt được tạo ra sau khi neutrino tấn công chính xác vào hạt nhân nguyên tử.

Người ta không rõ neutrino năng lượng cực cao này đến từ đâu. Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng nó có thể được tăng tốc bởi một "máy gia tốc vũ trụ mạnh" như một hố đen, một siêu tân tinh hoặc một sao xung; hoặc thậm chí nó có thể là lần đầu tiên phát hiện ra một neutrino "sinh ra từ vũ trụ" xuất hiện từ một tia vũ trụ chiếu sáng từ nền vi sóng vũ trụ .

Để tìm ra câu trả lời, các nhà khoa học sẽ tiếp tục chế tạo KM3NeT, sản xuất một máy dò lớn hơn có khả năng thu được nhiều hơn các hạt neutrino hiếm này khi chúng di chuyển qua hành tinh của chúng ta.

Việc phát hiện neutrino đầu tiên này có hàng trăm PeV [Petaelectronvolts, hay hàng nghìn tỷ electronvolts] mở ra một chương mới trong thiên văn học neutrino và một cửa sổ quan sát mới về Vũ trụ.

Theo Live Science