Các hạt trung hòa bé bỏng vừa đem lại cho các nhà khoa học một cái nhìn thoáng qua vào bên trong Trái Đất.
Lần đầu tiên các nhà vật lí đã đo được khối lượng của hành tinh bằng neutrino, những hạt hạ nguyên tử tí hon có thể xuyên thẳng qua toàn bộ hành tinh. Các nhà nghiên cứu còn sử dụng neutrino thăm dò bên trong Trái Đất, nghiên cứu cách mật độ hành tinh biến thiên từ lớp vỏ đến lớp nhân.
Thông thường, các nhà khoa học xác định khối lượng và mật độ của Trái Đất bằng cách định lượng lực hút hấp dẫn của hành tinh và nghiên cứu các sóng địa chấn lan xuyên địa cầu. Các neutrino đem lại một phép kiểm tra hoàn toàn độc lập về các đặc tính của hành tinh. Khai thác số liệu từ đài thiên văn neutrino IceCube ở Nam Cực, hồ sơ mới về hành tinh hoàn toàn khớp với các phép đo truyền thống, theo một bộ ba nhà vật lí công bố trên số ra ngày 5 tháng Mười Một, 2018, của tạp chí Nature Physics.
Các hạt hạ nguyên tử gọi là neutrino được tạo ra khi proton và các hạt khác từ không gian bên ngoài đến va chạm với khí quyển Trái Đất. Các nhà khoa học vừa sử dụng neutrino để đo khối lượng Trái Đất và mật độ các lớp của nó.
Để tiến hành phép đo, các nhà khoa học đã nghiên cứu các neutrino năng lượng cao được tạo ra khi proton và các hạt năng lượng cao khác đến từ không gian bên ngoài va chạm với khí quyển Trái Đất. Các neutrino này có thể lao thẳng qua toàn bộ Trái Đất, nhưng thỉnh thoảng chúng đâm trúng các hạt nhân nguyên tử và thay vậy chúng bị hấp thụ. Tỉ lệ neutrino bị chặn trên đường đi của chúng cho biết mật độ của vật chất mà chúng đang truyền qua.
Các neutrino đến tại detector IceCube từ những góc khác nhau thăm dò những lớp khác nhau của Trái Đất. Ví dụ, một neutrino đến từ phía bên kia của hành tinh, tại Bắc Cực, sẽ đi qua lớp vỏ, lớp bao và lớp nhân của Trái Đất trước khi đi tới Nam Cực. Song một hạt sớt qua ở một góc nào đó có thể chỉ đi qua lớp vỏ thôi. Bằng cách đo số lượng neutrino đến từ những góc khác nhau, đội nghiên cứu đã luận ra mật độ của các phần khác nhau của Trái Đất và khối lượng toàn phần của nó.
Kĩ thuật này chẳng đem lại thông tin gì mới mẻ về hành tinh chúng ta. Nhưng một ngày nào đó nó có thể giúp các nhà khoa học xác định xem toàn bộ khối lượng của Trái Đất có đến từ vật chất bình thường hay không. Có lẽ một phần khối lượng là do cái gì đó lãng tránh các neutrino, ví dụ một loại vật chất tối, một chất liệu bí ẩn mà các nhà khoa học tin rằng phải tồn tại để giải thích cho khối lượng mất tích quan sát thấy trong các phép đo về những thiên hà khác. Neutrino có thể giúp các nhà vật lí phân giải xem Trái Đất có chứa vật chất tối như thế bên trong hay không.
Link tham khảo bài báo gốc: A. Donini, S. Palomares-Ruiz và J. Salvado. Neutrino tomography of Earth. Nature Physics. Xuất bản online 5 tháng Mười Một, 2018. doi:10.1038/s41567-018-0319-1.
Nguồn: ScienceNews
