FOLLOW US!

Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đo đạc thành công màu sắc của phản vật chất

Vật chất và phản vật chất cũng giống như số 2 và số (-2) vậy, cộng vào thì bằng 0 mà cả hai đều là đáp số của căn bậc hai của 4.

Khi Vũ trụ này được hình thành sau khi vụ nổ Big Bang xảy ra, lý thuyết cho rằng vật chất và phản vật chất được sinh ra bằng nhau. Nhưng đến ngày hôm nay, thì Vũ trụ chúng ta gần như được cấu tạo hoàn toàn từ vật chất. Khi vật chất và phản vật chất gặp nhau, chúng sẽ tiêu biến và trên lý thuyết, sẽ giải phóng ra năng lượng thuần khiết.

Vũ trụ chúng ta gần như được cấu tạo hoàn toàn từ vật chất.

Vậy làm thế nào mà vật chất lại chiếm phần lớn Vũ trụ, và tại sao giờ phản vật chất lại hiếm có đến thế? Đây là câu hỏi lớn mà các nhà vật lý học vẫn gãi đầu nhiều năm nay. Nhưng cũng tốt tại vì nếu phản vật chất có số lượng bằng với vật chất, Vũ trụ này đã tiêu biến mất rồi.

Vật chất và phản vật chất PHẢI có những sự khác biệt nhất định để trả lời được câu hỏi trên, và cùng lúc đó giải thích luôn cho chúng ta cách thức Vũ trụ vật chất này được hình thành. Nghiên cứu mới được xuất bản giữa tuần trước trên Nature đã chỉ ra, rằng cấu trúc quang phổ của nó “có một màu sắc chưa từng được quan sát trước đây”. Nghiên cứu này được thực hiện bởi Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu CERN, nơi đặt Máy Gia tốc hạt Lớn.

Cấu trúc quang phổ của nó
Cấu trúc quang phổ của nó “có một màu sắc chưa từng được quan sát trước đây”.

Cho tới giờ, phản vật chất vẫn giống như vật chất mà ta vẫn biết, nhưng các thử nghiệm chính xác đã cho chúng ta so sánh vật chất và phản vật chất được chính xác hơn, và rồi chắc chắn sẽ tìm ra được lý do tại sao vật chất lại chiếm phần lớn thể tích Vũ trụ.

Đội nghiên cứu ALPHA tại CERN đã thử nghiệm với phản-hydro, phản vật chất của hydro. Bản thân hydro vốn đã được nghiên cứu rất kỉ, nên nó sẽ là điểm lấy đà hoàn hảo cho nghiên cứu này.

Phát ngôn viên của ALPHA, Jeff Hangst đang đứng tại nhà máy sản xuất phản vật chất.
Phát ngôn viên của ALPHA, Jeff Hangst đang đứng tại nhà máy sản xuất phản vật chất.

Để có được phản-hydro, các nhà khoa học thuộc đội ALPHA sử dụng Máy giảm gia tốc Phản-proton để tạo ra các phản-proton – những hạt có liên quan chặt chẽ với các positron (positron chính là phản-electron). Phản-hydro cần phải được nghiên cứu cẩn thận, bởi nếu như tiếp xúc với vật chất, chúng sẽ tiêu biến.

Bước tiếp theo sau khi tạo ra được phản-hydro là giữ nó an toàn trong một cái bẫy từ trường. Khi cố định được nó, các nhà khoa học sẽ có thể bắn tia laser vào đó để tiến hành đô đạc.

Họ đã có thể quan sát và đo đạc được hình dáng quang phổ của phản-hydro, khi nó nằm tại trạng thái năng lượng thấp nhất cho đến khi nó bước vào trạng thái bị kích thích năng lượng đầu tiên. Sau khi đo đạc, hóa ra nó cũng … giống hydro.

Phản vật chất cũng có màu như vật chất.
Phản vật chất cũng có màu như vật chất.

“Việc đo đạc hydro này chính là lượng chất từng được đo đạc chính xác nhất trong lịch sử vật lý”, giáo sư vật lý tại Đại học York, Scott Menary nói về dự án mà ông hợp tác với CERN này. “Kết quả lên được tới 15 số thập phân”. Có thể so sánh được hydro và phản-hydro sau lần thử nghiệm này sẽ có thể được coi là “quy chuẩn” của lĩnh vực nghiên cứu này.

Theo như những gì giáo sư Menary nói với trang báo Motherboard, thì hydro và phản-hydro trông vẫn giống nhau. Ông bổ sung thêm rằng điều này khá “đáng tiếc”, bởi bất kì một sự khác biệt nào cũng sẽ mở ra những ý tưởng mới, những nghiên cứu và thử nghiệm mới. Nhưng chưa hết! Tốc độ phát triển công nghệ được cải thiện với một tốc độ chóng mặt, biết đâu trong tương lai ta sẽ tìm được một kết quả chính xác hơn nữa.

“Vật chất và phản vật chất là những khía cạnh cơ bản của vật lý”, Makoto Fujiwara thuộc đội ngũ ALPHA đã từng khẳng định. “Nếu như chúng tôi tìm thấy bất kì một sự khác biệt lớn nào, chúng ta có thể sẽ phải viết lại lịch sử của cả Vũ trụ này”.

FOLLOW US