Vũ trụ

10. Vũ trụ

Nó là cái gì?

Mọi thứ

Nó ở đâu?

Mọi nơi

BÍ ẨN: VẠN VẬT HIỆN HỮU RỐT CUỘC LÀ DO ĐÂU?

Có nhiều tiến cử cho mô hình chuẩn, mô hình tốt nhất của chúng ta về các hạt và các tương tác của chúng. Nhưng lại có một chút ngượng nghịu đến kì lạ. “Một thực tế hơi muối mặt là nó chẳng giải thích được sự tồn tại của chúng ta,” phát biểu của Werner Rodejohann tại Viện Vật lí Hạt nhân Max Planck ở Đức.

Thật ra, còn tệ hơn thế nữa: mô hình chuẩn cứ khăng khăng là chúng ta không tồn tại. Nó nói rằng trong vụ nổ lớn, vật chất và phản vật chất phải được tạo ra với lượng ngang bằng nhau. Hai đối tượng này không đội trời chung với nhau, và chúng hủy diệt lẫn nhau thành một lóe sáng hễ khi nào chúng tiến đến gần nhau. Lẽ ra chúng đã hạ nhau trong cơn cuồng sát tìm diệt trong giây tuổi đầu tiên của vũ trụ, để lại vũ trụ chẳng có gì ngoài ánh sáng ngập tràn. “Vũ trụ sẽ trông khác hẳn, chí ít bởi vì các hành tinh và các sao và sự sống không thể tiến hóa trong một môi trường như thế,” phát biểu của Tara Shears tại Đại học Liverpool, Anh.

Thế nhưng chúng ta hiện hữu ở đây. Bằng cách nào đó, vật chất đã thắng.

Một khả năng là phản vật chất chỉ đang náu mình: một phần phản vật chất, bằng cách nào đó, đã thoát khỏi cuộc chạm trán định mệnh, nương náu trong những vệt an toàn bé nhỏ cuối cùng đã phát triển thành những vùng xa xôi khi vũ trụ nguội đi và giãn nở. Trong trường hợp đó, sẽ có các sao và các thiên hà chủ yếu làm bằng phản vật chất. Nhưng cho đến nay chúng ta chưa phát hiện bất kì dấu hiệu nào cho thấy chúng có tồn tại.

Vì thế hiện nay, chúng ta buộc phải nghĩ rằng đã có cái gì đó làm đảo ngược cán cân ấy thời vũ trụ xa xưa. Chúng ta biết rằng có những khác biệt tinh tế về kết cục của những tương tác liên quan đến các hạt vật chất và phản vật chất nhất định. Cái gọi là vi phạm CP này là nơi Shears cùng các cộng sự của bà đang tìm kiếm câu trả lời. Nhưng cho đến nay, mọi khác biệt mà chúng ta tìm thấy đại khái quá sức nhỏ để giải thích được sự mất cân bằng vũ trụ.

CÁC HẠT BIẾN HÌNH

Một số nhà nghiên cứu hi vọng tìm được câu trả lời ở các neutrino. Chúng ta biết chẳng bao nhiêu về chúng, nhưng những hạt biến hình, hay lãng tránh gồm ba mùi này – electron, muon và tau – đang chỉ dẫn chúng ta hướng đến nền vật lí mới, theo lời Rodejohann. Chúng ta có các gợi ý về sự vi phạm CP đáng kể trong các phép đo về tần suất mà chúng cùng các đối hạt phản vật chất của chúng biến đổi mùi khi đi qua hành tinh của chúng ta. Chúng ta cũng biết chúng có khối lượng bé xíu, mâu thuẫn với dự báo của mô hình chuẩn rằng chúng phải không có khối lượng.

Cách giải thích ít phi lí nhất cho điều này là viện dẫn sự tồn tại của một hạt họ hàng nặng hơn gọi là neutrino vô sinh. Trong một thủ thuật toán học gọi là “cơ chế bập bênh”, những hạt họ hàng vạm vỡ hơn này sẽ làm chùng một đầu bập bênh, nâng đầu nhẹ kia lên để đảm bảo chúng có khối lượng nhỏ.

Mấu chốt là để thủ thuật này có tác dụng, các neutrino phải là phản hạt của riêng chúng. Nếu vậy, thì sự bất đối xứng mà chúng ta thấy ngày nay có thể được giải thích là do các neutrino nặng này đã phân hủy thành những hạt nhẹ hơn trong cơn cuồng nộ của vũ trụ xa xưa, với phần áp đảo trong số chúng lựa chọn trở thành vật chất thay vì phản vật chất.

Có thể phải mất một thập kỉ mới xác nhận được các gợi ý rằng các neutrino vi phạm CP và là phản hạt riêng của chúng. Dù vậy, chúng ta vẫn phải tìm cho bằng được các họ hàng nặng của chúng. “Câu chuyện neutrino lí thú bởi vì chính vấn đề khối lượng neutrino cũng giải thích được vì sao vật chất thống trị vũ trụ,” Rodejohann nói. “Điều đó xảy ra tự nhiên thôi, và nó là một mũi tên bắn trúng hai đích.”

Thuvienvatly.com

Nguồn: New Scientist