Cái nhìn mới vào các tương tác neutrino
Nghiên cứu ở ĐH Hokkaido mới tiết lộ là các hạt khó nắm bắt neutrino có thể tương tác với các photon, những hạt cơ bản của ánh sáng và bức xạ điện trường khác, theo các cách mà từ trước đến nay chưa dò được.
Phát hiện do Kenzo Ishikawa, giáo sư hồi hưu tại ĐH Hokkaido với đồng nghiệp Yutaka Tobita, giảng viên ĐH Khoa học Hokkaido, thực hiện, mới được xuất bản trên tạp chí Physics Open 1.
“Kết quả của chúng tôi có vai trò quan trọng cho việc hiểu về các tương tác cơ học lượng tử của một số hạt cơ bản bậc nhất của vật chất, Ishikawa nói. “Chúng có thể giúp tiết lộ những chi tiết mới, bổ sung vào sự hiểu biết còn hạn chế hiện nay về hiện tượng xảy ra trong mặt trời và các ngôi sao khác”.
Các hạt neutrino là một trong những hạt cơ bản bí ẩn bậc nhất của vật chất. Vô cùng khó để nghiên cứu về chúng vì chúng hầu như không tương tác với mọi hạt khác. Chúng trung hòa về điện tích và hầu như không mang khối lượng. Và dẫu chúng có vô số trong vũ trụ, với những số lượng vô cùng lớn xuất phát từ mặt trời và đâm xuyên qua trái đất, thậm chí cả chúng ta, mà không để lại hiệu ứng nào. Việc tìm hiểu về các hạt neutrino rất quan trọng để thử nghiệm và tinh chỉnh hiểu biết hiện tại của chúng ta về vật lý hạt, mà chúng ta vẫn gọi là Mô hình chuẩn.
“Trong những điều kiện thông thường ‘cổ điển’, các hạt neutrino sẽ không tương tác với các photon”, Ishikawa nói. “Chúng ta đã biết là các hạt neutrino và photon có thể tạo ra tương tác trong từ trường đều của quy mô cực lớn – lớn khoảng 103 km – được tìm thấy trong hình thức của vật chất mà chúng ta vẫn gọi là plasma, vốn xuất hiện quanh các ngôi sao”. Plasma là một khí ion hóa, nghĩa là tất cả các nguyên tử của nó đều dư thừa hoặc thiếu hụt electron, điều này khiến chúng trở thành các ion âm hoặc các ion dương hơn là các nguyên tử trung hòa điện tích có thể xuất hiện ở các điều kiện bình thường trên trái đất.
Sự tương tác do các nhà nghiên cứu Hokkaido miêu tả bao gồm một hiện tượng lý thuyết gọi là hiệu ứng Hall điện yếu. Đây là một tương tác điện và từ trong những điều kiện cực đoan, nơi hai lực cơ bản của tự nhiên – các lực điện từ hoặc lực yếu – sáp nhập thành lực điện yếu. Đây là một khái niệm lý thuyết, được chờ đợi có thể ứng dụng vào các điều kiện năng lượng cực cao trong giai đoạn vũ trụ sớm hoặc trong những va chạm của máy gia tốc hạt.
Nghiên cứu này đã sử dụng một miêu tả toán học của tương tác neutrino-photon không được chờ đợi, vẫn được biết đến như hàm Lagrange. Nó miêu tả được mọi thứ đã biết về các trạng thái năng lượng của hệ thống này.
“Không chỉ đóng góp vào hiểu biết của chúng ta về vật lý cơ bản, công trình của chúng tôi có thể còn giúp giải thích một số thứ vẫn được gọi là câu đố nhiệt lượng vành nhật hoa mặt trời”, Ishikawa nói. “Đây là một bí ẩn tồn tại đã lâu về cơ chế của nhật quyển phía bên ngoài mặt trời – phần vương miện của nó – có mức nhiệt còn cao hơn bề mặt của mặt trời. Công trình của chúng tôi chứng tỏ tương tác giữa các hạt neutrino và các photon giải phóng năng lượng làm gia nhiệt vành nhật hoa mặt trời”.
“Giờ chúng tôi hi vọng sẽ tiếp tục nghiên cứu để có những cái nhìn sâu hơn, cụ thể là trong kết nối chuyển giao năng lượng giữa các hạt neutrino và các hạt photon trong những điều kiện cực đoan”, Ishikawa nói.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2023-09-insights-neutrino-interactions.html
https://phys.org/news/2020-09-big-tiny-particles.html
————————————————-
1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266603262300039X?via%3Dihub
