Lần đầu tiên kể từ 26 năm nay, các nhà khoa học đã phát hiện ra hạt neutrino năng lượng cao – đó là hạt cơ bản có thể trở thành “chìa khóa” để giải quyết nhiều vấn đề trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ.
Phát hiện được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học Mỹ. Họ đã sử dụng kính thiên văn IceCube chôn sâu dưới lớp băng tại Nam cực cho công việc nghiên cứu của mình. Kính thiên văn này bao gồm 5160 mô đun quang học, được dùng để phát hiện ánh sáng do lớp băng Nam cực phát ra khi có các hạt neutrino đập vào. Một cách tình cờ, các nhà khoa học phát hiện ra dấu vết các hạt neutrino năng lượng cao (mà họ gọi là Bert và Ernie, theo tên của hai nhân vật trong chương trình truyền hình dành cho thiếu nhi “Phố Vừng” của Mỹ) trong khi tìm kiếm tín hiệu từ các neutrino năng lượng thấp, sinh ra trong khí quyển trái đất.
Trước đó, vào năm 1987, các máy dò neutrino đặt dưới lòng đất cũng đã phát hiện được 3 hạt neutrino dường như đến từ các Đám mây Magellan. Trải qua 26 năm tiếp theo, các nhà khoa học cũng không phát hiện được thêm hạt neutrino nào có nguồn gốc từ ngoài Thái dương hệ nữa.
Các nhà nghiên cứu cho rằng hạt neutrino Bert và Ernie là đại diện cho những neutrino bay đến trái đất từ vũ trụ xa xôi. Xác suất để tóm bắt chúng là 1/370. “Đó là phát hiện đặc biệt kỳ lạ, khởi đầu cho lĩnh vực thiên văn dựa trên việc nghiên cứu các hạt năng lượng cao”, ông John Learned ở Trường Đại học Hawaii bình luận.
Những hạt neutrino năng lượng cao có ít khả năng hình thành trong khí quyển trái đất. Thậm chí nếu điều này xảy ra thì cũng không làm lu mờ thành công của các nhà khoa học, bởi vì cho đến nay những nghiên cứu dựa trên kính thiên văn IceCube không phát hiện ra các neutrino năng lượng cao đến như vậy trong khí quyển.
Hiện giờ, các nhà khoa học đang cố gắng tìm những chứng cớ thuyết phục để chứng minh các hạt neutrino năng lượng cao vừa được phát hiện có nguồn gốc từ ngoài vũ trụ.
Chúng ta tìm kiếm neutrino để làm gì?
Neutrino là hạt cơ bản, luôn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học. Chúng không có điện tích. Khối lượng của chúng không đáng kể. Nhờ vậy neutrino có thể chuyển động trong vũ trụ mà không gặp trở ngại. Neutrino có thể đi xuyên qua vật chất; quỹ đạo của chúng không bị từ trường của các thiên thể trong vũ trụ làm cong (khác với trường hợp của điện tử).
Những đặc tính này một mặt gây cản trở công việc của các nhà khoa học, bởi chúng khiến cho việc phát hiện và theo đó là nghiên cứu neutrino trở nên rất khó khăn. Mặt khác, các hạt neutrino năng lượng cao có thể giúp các nhà khoa học phân tích sự bùng nổ của các siêu tân tinh.
Do chúng ta không thể đưa tàu thăm dò vũ trụ đến gần các vụ nổ như vậy, nên khả năng duy nhất để nghiên cứu chúng là tìm kiếm bức xạ hình thành trong quá trình diễn ra các hiện tượng bùng nổ siêu tân tinh. Thật tiếc là trước khi đến được trái đất, tia bức xạ bị từ trường của các hành tinh và ngôi sao làm cong hoặc hấp thụ hết.
Tuy nhiên, ngoài bức xạ, các siêu tân tinh còn gửi neutrino vào vũ trụ. Bởi vì các neutrino không chịu ảnh hưởng của các thiên thể mà chúng đi ngang qua, cho nên nếu chúng ta nghiên cứu được neutrino, thì chúng ta sẽ nhận được nhiều thông tin quý giá về các ngôi sao đang bùng nổ.
Không chỉ các siêu tân tinh tạo ra neutrino. Trong nhiều vật thể trong vũ trụ có thể xảy ra các phản ứng tạo ra các hạt này, chẳng hạn như trên mặt trời. Điều đó có nghĩa là khả năng tóm bắt các neutrino bay đến trái đất cho phép chúng ta nghiên cứu các khu vực xa xôi trong vũ trụ một cách chính xác hơn.
