Các nhà khoa học rọi ánh sáng vào vật chất tối bí ẩn

Các nhà đã xác định một hạt hạ nguyên tử có thể hình thành “vật chất tối” trong vũ trụ trong suốt thời kỳ diễn ra Big Bang.

Dù dự đoán hơn 80% vật chất tồn tại trong vũ trụ có thể là vật chất tối nhưng trong nhiều thập kỷ nghiên cứu, nguồn gốc vật lý của nó vẫn còn là một bí ẩn. Ngay cả khi chưa nhìn thấy vật chất tối một cách trực tiếp thì các nhà khoa học vẫn biết đến sự tồn tại của chúng nhờ vào tương tác của chúng thông qua lực hấp dẫn với vật chất hữu hình như các ngôi sao và các hành tinh. Vật chất tối bao gồm các hạt không hấp thụ và phản chiếu hoặc phát xạ ánh sáng.

Hiện tại các nhà vật lý hạt nhân của trường đại học York đang đặt một ứng cử viên mới cho vật chất bí ẩn này – một hạt mà họ mới phát hiện gần đây mang tên hexaquark.

Hạt này bao gồm sáu hạt quark—các hạt cơ bản thường kết hợp thành những bộ ba để tạo thành các proton và neutron. Quan trọng hơn, sáu hạt quark trong một hexaquark đưa đến kết quả là một hạt boson, điều đó nghĩa là khi có nhiều hexaquark, chúng có thể kết hợp lại theo nhiều cách khác nhau để tạo thành các proton và neutron.

Nhóm nghiên cứu tại trường đại học York đề xuất, trong những điều kiện được hình thành ngay sau Big Bang, nhiều hexaquark có thể nhóm lại với nhau khi vũ trụ đang lạnh dần và mở rộng để hình thành trạng thái thứ năm của vật chất – ngưng tụ Bose-Einstein.

TS. MIkhail Bashkanov và giáo sư Daniel Watts của khoa Vật lý của trường đại học York mới xuất bản đánh giá đầu tiên về khả năng tồn tại của ứng cử viên vật chất tối mới.

Giáo sư Daniel Watts nhận xét: “Nguồn gốc của vật chất tối trong vũ trụ là một trong những câu hỏi lớncủa khoa học và cho đến bây giờ vẫn còn là một khoảng trắng. Những tính toán ban đầu của chúng tôi là các trạng thái đậm đặc của những hexaquark có thể là một ứng cử viên mới của vật chất tối. Kết quả mới này đặc biệt thú vị ở chỗ nó không đòi hỏi bất kỳ các ý tưởng vật lý mới nào”.

Đồng tác giả của bài báo, tiến sĩ Mikhail Bashkanov bổ sung thêm: “Bước tiếp theo của chúng tôi để thiết lập cho ứng cử viên mới của vật chất tối sẽ là có được hiểu biết sâu sắc hơn về cách các hexaquark tương tác như thế nào – khi chúng hút nhau và cả khi chúng đẩy nhau nữa.

Chúng tôi đang nghiên cứu các phép đo đạc mới để tạo ra các hexaquark bên trong một hạt nhân nguyên tử và quan sát xem liệu chúng có khác biệt so với khi ở trong một không gian tự do hay không”.

Bài báo “A new possibility for light-quark dark matter” (Một khả năng mói cho vật chất tối quark nhẹ) được xuất bản trên tạp chí Journal of Physics G Letters.

Anh Vũ dịch

Nguồn: https://phys.org/news/2020-03-scientists-mystery-dark.html