Các nhà khoa học châu Âu khám phá bí ẩn vật chất tối

Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) ngày 5-3 thông báo đang có kế hoạch thực hiện thí nghiệm mới nhằm tìm kiếm các hạt có liên quan đến vật chất tối, được cho là chiếm khoảng 27% vũ trụ.

CERN nêu rõ thí nghiệm mới này được thiết kế nhằm mục đích tìm kiếm các hạt nhẹ và tương tác yếu.

CERN cũng là nơi đặt Máy Gia tốc hạt lớn (LHC), một phòng thí nghiệm khổng lồ nằm trong đường hầm dài 27km ở biên giới Pháp-Thụy Sĩ.

Các nhà khoa học cho biết, những vật chất thường như các ngôi sao, khí, bụi, các hành tinh cùng những vật chất trên hành tinh chỉ chiếm 5% vũ trụ, phần còn lại là vật chất và năng lượng tối mà hiện các nhà khoa học chưa quan sát trực tiếp được.

Không quan sát được bằng kính thiên văn, vật chất tối vẫn là thứ bí ẩn chỉ được nhận biết thông qua lực hấp dẫn của nó đối với những vật thể khác trong vũ trụ.

Năm 2010, LHC đã bắt đầu cho các hạt proton nhiều năng lượng tương tác với nhau ở vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Sự va chạm này đã giải phóng ra các hạt mới, giúp các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát được quy luật của tự nhiên và hiểu thêm về vũ trụ.

Tuy nhiên, bốn máy dò chính của LHC không phù hợp để lấy bằng chứng những hạt nhẹ và tương tác yếu như vậy có liên quan đến vật chất tối. Các hạt này có thể di chuyển hàng trăm mét mà không tương tác với vật liệu trước khi chuyển đổi sang những hạt có thể phát hiện được như electron và positron. Thay vào đó, chúng sẽ thoát ra các máy dò hiện nay thông qua tia bức xạ mà không bị phát hiện.

Để giải quyết vấn đề này, CERN đã phát triển một công cụ mới với tên gọi FASER, có khả năng tìm kiếm nhạy bén và phát hiện được những hạt như vậy. Theo CERN, mặc dù proton trong các tia hạt sẽ bị nam châm bẻ cong quanh LHC, các hạt nhẹ và tương tác yếu sẽ tiếp tục di chuyển theo đường thẳng và các "sản phẩm phân rã" của chúng có thể được FASER phát hiện.

Mục đích của thí nghiệm này là tìm kiếm những hạt tổng hợp, bao gồm các photon và neutralino tối, có liên quan đến vật chất tối. Dự kiến, thí nghiệm này sẽ bắt đầu được triển khai từ năm 2020-2023.

Năm 2012, LHC đã được sử dụng để chứng minh sự tồn tại của Higgs Boson, còn được biết đến với tên gọi "hạt của Chúa" - qua đó giúp các nhà khoa học đạt được những tiến bộ quan trọng để biết được làm thể nào các hạt hình thành được khối lượng.