Các nhà vũ trụ học tại trường Đại học College London (UCL) vừa tiến thêm một bước gần hơn đến chỗ xác định khối lượng của hạt neutrino, không bằng cách sử dụng một máy dò hạt khổng lồ, mà nhìn săm soi vào không gian vũ trụ.
Mặc dù người ta đã chứng tỏ được rằng hạt neutrino có khối lượng, nhưng khối lượng đó hết sức bé nhỏ và cực kì khó đo – một neutrino có khả năng đi qua một năm ánh sáng (khoảng sáu nghìn tỉ dặm) chì mà không va chạm với một nguyên tử nào.
Các kết quả mới sử dụng cuộc khảo sát lớn nhất từ trước đến nay của thiên hà trong vũ trụ đặt ra khối lượng neutrino tổng cộng không lớn hơn 0,28 electron volt – chưa tới một phần tỉ khối lượng của một nguyên tử hydrogen. Đây là một trong những phép đo chính xác nhất của khối lượng một hạt neutrino tính cho đến nay.
Nghiên cứu trên sắp công bố trong số ra sắp tới của tạp chí Physical Review Letters, và sẽ được trình bày tại hội thảo Weizmann: Anh quốc tại UCL vào ngày 22-23/6/2010. Nó là luận án tiến sĩ của Shaun Thomas, dưới sự cố vấn của giáo sư Ofer Lahav và tiến sĩ Filipe Abdalla.
Giáo sư Ofer Lahav, trưởng nhóm Thiên văn vật lí thuộc UCL, nói: “Trong số mọi ứng cử viên giả thuyết cho vật chất tối bí ẩn, cho đến nay các neutrino mang lại thí dụ duy nhất của vật chất thật sự tồn tại trong tự nhiên. Điều đáng chú ý là sự phân bố của các thiên hà trên quy mô lớn có thể cho chúng ta biết về khối lượng của những hạt neutrino bé nhỏ”.
Công trình trên dựa trên nguyên tắc là sự hết sức dồi dào của các neutrino (có hàng nghìn tỉ hạt đi qua bạn ngay lúc này) có tác dụng lũy tích lớn lên vật chất của vũ trụ, chúng thường tạo thành các “cụm” bao gồm các nhóm và các đám thiên hà. Vì các neutrino cực kì nhẹ, nên chúng chuyển động trong vũ trụ ở tốc độ lớn có tác dụng san phẳng “sự co cụm” tự nhiên này của vật chất. Bằng cách phân tích sự phân bố của các thiên hà trong vũ trụ (tức là sự “san phẳng” này của các thiên hà), các nhà khoa học có thể tính ra các giới hạn trên của khối lượng neutrino.
Trọng tâm của phép tính mới này là sự tồn tại của tấm bản đồ 3D lớn nhất từ trước đến nay của các thiên hà, gọi là Mega Z, bao quát hơn 700.000 thiên hà ghi nhận bởi chương trình Khảo sát Bầu trời Số Sloan và cho phép các phép đo trên quy mô lớn của vũ trụ đã biết.
Các nhà vũ trụ học tại UCL đã có thể ước tính khoảng cách đến các thiên hà, sử dụng một phương pháp mới đo màu sắc của từng thiên hà. Bằng cách kết hợp bản đồ thiên hà khổng lồ này với thông tin từ các thăng giáng nhiệt độ trong ánh le lói của Big Bang, gọi là bức xạ nền vi sóng vũ trụ, họ có thể đặt ra một trong những giới hạn trên nhỏ nhất về kích cỡ của hạt neutrino tính cho đến nay.
Tiến sĩ Shaun Thomas bình luận: “Mặc dù các neutrino cấu thành chưa tới 1% toàn bộ vật chất, nhưng chúng tạo nên một phần quan trọng của mô hình vũ trụ. Thật thú vị là các hạt bé nhỏ và hay lảng tránh nhất lại có thể có một tác dụng như vậy lên Vũ trụ”.
Tiến sĩ Filipe Abadlla bổ sung thêm: “Đây là một trong những kĩ thuật hiệu quả nhất sẵn sàng đo khối lượng neutrino. Kết quả này mang lại niềm hi vọng lớn là cuối cùng sẽ thu được một phép đo khối lượng của neutrino trong những năm sắp tới”.
Các tác giả tin chắc rằng một cuộc khảo sát lớn hơn của Vũ trụ, thí dụ như chương trình họ đang nghiên cứu gọi là Khảo sát Năng lượng tối quốc tế, trong đó UCL tham gia tích cực, sẽ mang lại trọng lượng chính xác hơn nữa cho neutrino, có khả năng ở giới hạn trên chỉ 0,1 electron volt.
- Xuân Nguyễn (theo PhysOrg.com)
