Các nhà thiên văn học sử dụng Mặt trăng trong nỗ lực bắt các hạt năng lượng cao

Theo đuổi việc tìm kiếm các hạt nơ-tri-nô năng lượng cực cao đầy bí ẩn từ những miền xa xôi của không gian, một nhóm các nhà thiên văn đã sử dụng Mặt trăng như một phần trong hệ thống kính thiên văn cách tân cho nghiên cứu. Công việc của họ mang lại cái nhìn mới mẽ về nguồn gốc của các hạt hạ nguyên tử còn lẫn tránh này và chỉ ra cách thức để mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ trong tương lai.

(Ảnh: Đài quan sát thiên văn Quốc gia Hoa kỳ)

Nhóm nghiên cứu dùng các thiết bị điện tử được thiết kế vì mục đích chuyên biệt cho các kính thiên văn vô tuyến ở VLA(Very Large Array-hệ thống 27 kính thiên văn cỡ lớn đặt gần nhau ở Bang New Mexico, Mỹ) với các đầu nhận sóng vô tuyến mới, rất nhạy. Trước tiên, họ kiểm tra lại hệ thống bằng một khinh khí cầu nhỏ, đặc biệt sử dụng khí hê-li bay ngang qua VLA.

Trong 200 giờ quan sát, Ted Jaeger, Robert Mutel và Kenneth Gayley cùng làm việc tại Đại học Iowa không bắt được bất cứ một hạt nơ-tri-nô năng lượng cao nào. Sự thiếu vắng này đặt ra một giới hạn mới cho lượng hạt năng lượng cao đến từ không không, và mang lại nhiều nghi vấn đối với một số mô hình lý thuyết dự đoán cách thức mà các nơ-tri-nô tạo thành.

Nơ-tri-nô là hạt hạ nguyên tử chuyển động nhanh không có điện tích nên chúng có thể dễ dàng xuyên qua các khối vật chất thông thường. Mặc dù đầy rẫy trong vũ trụ, nhưng chúng thực sự khó nắm bắt. Các thí nghiệm bắt nơ-tri-nô đến từ Mặt trời và các vụ nổ siêu tân tinh có sử dụng một lượng vật chất khá lớn như nước hoặc clo lỏng để tìm kiếm các tương tác hiếm hoi giữa chúng và các hạt vật chất thông thường.

Các nơ-tri-nô năng lượng cực cao mà các nhà thiên văn đang chờ đợi được cho sinh ra từ một lỗ đen có năng lượng khổng lồ tồn tại ở tâm các thiên hà, từ các vụ nổ thiên thể nặng, sự hủy vật chất tối hay từ các chùm hạt vũ trụ tương tác với phô-tôn trong bức xạ nền CMB; chúng cũng có thể được bắn ra từ các nếp nhăn không thời gian hoặc từ sự va chạm giữa các nơ-tri-nô năng lượng siêu cao với các nơ-tri-nô năng lượng thấp còn sót lại sau Vụ nổ lớn.

Kính thiên văn vô tuyến không thể bắt được các nơ-tri-nô, nhưng các nhà khoa học cũng cho biết, tập hợp các ăn-ten nhìn qua rìa Mặt trăng của VLA có thể bắt được các tín hiệu va chạm dưới dạng sóng vô tuyến được phát ra khi có va chạm giữa các nơ-tri-nô và vật chất trên Mặt trăng. Kỉ thuật này được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1995 và một vài lần sau đó, nhưng vẫn chưa có ghi nhận nào về hiện tượng này. Các quan sát mới nhất ở VLA có độ nhạy chưa từng thấy trước đây, được hi vọng sẽ cải thiện tình hình.

"Các quan sát của chúng ta mang lại một giới hạn trên mới, vẫn chưa phải là nhỏ nhất, cho lượng nơ-tri-nô mà chúng ta mong đợi," Mutel cho biết. "Giới hạn này giúp loại trừ mọt số mô hình về nơ-tri-nô đến từ các quầng tinh trong Dải Thiên hà." Để kiểm tra các mô hình khac, cần phải có các kính thiên văn nhạy hơn nữa.

"Một số kỉ thuật mà chúng ta phát triển được cho việc quan sát phải được mang vào các kính thiên văn vô tuyến thế hệ kế tiếp, giúp tăng độ nhạy cho các nghiên cứu sắp tới đây," Mutel cho biết thêm. "Khi phát triển khả năng dò tìm các hạt này, chúng ta sẽ mở ra một cánh cửa mới trong việc quan sát vũ trụ và thách thức hiểu biết của chúng ta về nền vật lý thiên văn đương đại."

Theo physorg.com