‘Hành vi sai trái” của neutrino đã được đề xuất hồi 50 năm trước

Neutrino có thể truyền về quá khứ hay không? Đó là tiêu đề của một tin tức đăng trên tạp chí New Scientist hồi năm 1962. Nó tường thuật lại một bài báo thú vị: “Neutrino và Mũi tên thời gian trong Vũ trụ học”, bài báo đề xuất một thí nghiệm dùng một máy phát neutrino và một máy dò – lúc ấy là cái không thể tưởng tượng nổi.

Tác giả của bài báo là Jayant Narlikar, một nhà vật lí tại Cambridge, người cùng với Fred Hoyle, Thomas Gold và Hermann Bondi tin rằng không có sự bắt đầu đối với vũ trụ, - không có “vụ nổ lớn”, như Hoyle thường được người ta trích dẫn vì đã đặt ra cái tên dễ nhớ (và mang tính chế giễu nữa).

Không-thời gian trong một vũ trụ đang giãn nở thay đổi mãi mãi, nên mô tả lượng tử trọn vẹn của một neutrino trong loại vũ trụ đó trong quá khứ khác với trong tương lai. Bài báo mô tả các neutrino hành xử như thế nào trong vũ trụ đang giãn nở lẫn trong vũ trụ “trạng thái bền” bất biến.

Những ý tưởng vui như thế này xuất hiện trên nhiều trang báo sau kết quả về những neutrino siêu sáng tại Gran Sasso, Italy

Narlikar tìm thấy rằng một vũ trụ đang giãn nở sau một sự kiện vụ nổ lớn, các neutrino sẽ đi tới máy dò trước khi chúng được phát ra. “Chỉ những neutrino đi về tương lai là có thể trong vũ trụ học trạng thái bền, trong khi các mô hình vụ nổ lớn giãn nở mãi mãi mang lại những neutrino truyền ngược về quá khứ,” Narlikar nói. Nếu bạn nhìn thấy bằng chứng xác thực của những neutrino đi tới máy dò trước khi chúng được gửi đi, cái không thể xảy ra trong một vũ trụ học trạng thái bền, thì vụ nổ lớn phải là đúng. Hay tương đương như vậy, không có neutrino nhanh hơn ánh sáng thì không có vụ nổ lớn.

Tạp chí New Scientist hồi đó đã cho đăng bài báo, sau khi lược bỏ những công thức toán học rườm rà của nó, thành ra bài báo đọc tựa như một câu chuyện khoa học viễn tưởng cao cấp.

Các nhà vật lí thực nghiệm mất đến nửa thế kỉ, nhưng nay chúng ta có thể đo sự đến và đi của neutrino – như phản ánh trong những kết quả gây ồn ào gần đây về những neutrino chuyển động nhanh hơn ánh sáng nhìn thấy trong phòng thí nghiệm Gran Sasso ở Italy.

Thật ra, neutrino nhanh hơn ánh sáng có thể hiểu là đang truyền ngược về quá khứ.

Theo bài báo năm 1962 của Narlikar, các kết quả Gran Sasso có thể xem là sự ủng hộ chưa dứt khoát lắm cho lí thuyết vụ nổ lớn – nếu chúng ta có thể tìm ra một cách kiểm tra xem chúng có thật sự đang truyền ngược chiều thời gian. “Tôi đã không thể liên hệ quan điểm trên với những neutrino ‘nhanh hơn ánh sáng’ vì chẳng có phép kiểm tra nhân quả nào để xác định xem chúng có đang truyền về quá khứ hay không,” Narlikar nói.

Quan điểm của Narlikar có lẽ không giải được bí ẩn của những neutrino nhanh hơn ánh sáng, và có lẽ nó chẳng làm sáng tỏ gì thêm – các chi tiết của phân tích trên có lẽ là sai, hoặc chứa đầy những quan niệm lỗi thời. Nhưng thật thú vị là một câu chuyện trên New Scientist đã 50 năm rồi lại chạm tới một vấn đề gây đình đám hiện nay.

Một điều thú vị nữa là, ngoài một số người cố cự cãi đến cùng, ngày nay chẳng có ai nghi ngờ lí thuyết vụ nổ lớn có đúng hay không. Hầu như mọi người đều nghi ngờ các kết quả Gran Sasso. Hãy chào đón khoa học: không có thành trì bằng gang bằng thép nào cả, những kết quả độc đoán không có chỗ để mà nghi ngờ. Thay vậy, chúng ta nên cân đong giá trị của từng mảnh bằng chứng.

Sự chấp nhận rộng rãi của lí thuyết vụ nổ lớn là từ bức xạ nền vi sóng vũ trụ, phát hiện ra không bao lâu sau khi đăng bài báo của Narlikar. Khoa học xây dựng trên việc khám phá ra bức xạ này, ánh sáng đầu tiên truyền trong không gian sau vụ nổ lớn, đã cho phép chúng ta tái dựng lại toàn bộ lịch sử của vũ trụ.

Nhưng Narlikar, Hoyle và những người khác chưa bao giờ chấp nhận rằng những quan sát này đã đưa mô hình vũ trụ trạng thái bền vào thùng rác của ngành vật lí. Narlikar vẫn cho rằng sự chấp nhận rộng rãi của vụ nổ lớn là kết quả của “sự thiên kiến”.

Tương tự, nếu như các kết quả Gran Sasso bị bác bỏ trước sự toại nguyện của đa số mọi người, thì một số người sẽ luôn từ chối chấp nhận sự nhất trí đó. Và, nghịch lí thay, đó là tin tốt lành: để tiếp tục phát triển, để phòng tránh sai sót, khoa học luôn đòi hỏi có những nhà phản biện tài giỏi.

Theo New Scientist