Một cảnh tượng gây tranh cãi về vật chất tối

Thứ năm - 06/12/2018 10:39     In bài viết

Trong nhiều năm, một số nhà vật lý đã chèo thuyền chống lại thủy triều, gây tranh cãi tuyên bố rằng họ đã tìm thấy vật chất tối khó nắm bắt của vũ trụ, mặc dù có bằng chứng gắn kết ngược lại. Một thử nghiệm mới khiến cho việc chèo thuyền ngược dòng thậm chí còn khó khăn hơn.

Quan sát vũ trụ chỉ ra rằng một loại hạt hạ nguyên tử vô hình, không xác định phải tràn ngập vũ trụ. Khối lượng thêm vật chất tối này cung cấp là cần thiết để giải thích chuyển động của các ngôi sao trong các thiên hà và các khối vật chất lại với nhau như thế nào trong vũ trụ. Mặc dù có rất nhiều thí nghiệm, chưa ai từng phát hiện ra các hạt (SN: 11/12/16, trang 14).

Thí nghiệm DAMA / LIBRA, tại Phòng thí nghiệm quốc gia Gran Sasso của Ý gần L’Aquila, là một trong những ngoại lệ; các nhà nghiên cứu ở đó nói rằng họ có bằng chứng rõ ràng rằng vật chất tối đang tương tác trong máy dò của họ. Giờ đây, một thí nghiệm gọi là COSINE-100 đã tìm kiếm các hạt bằng cách sử dụng cùng loại detector như DAMA, và không tìm thấy dấu hiệu của vật chất tối, các nhà khoa học báo cáo trực tuyến ngày 5 tháng 12 trên tờ Nature.

 "Tôi nghĩ rằng đây là một trong nhiều móng tay trong quan tài", nhà vật lý thiên văn Dan Hooper của Fermilab ở Batavia, Ill, người không tham gia nghiên cứu cho biết. Các thí nghiệm trước đó sử dụng các loại máy dò khác nhau cũng đã cố gắng và không tái tạo kết quả của DAMA.

Cả DAMA và COSINE đều tìm kiếm các hạt vật chất tối đâm vào hạt nhân nguyên tử trong tinh thể natri iodua. Nếu xảy ra va chạm, nó sẽ tạo ra một tia sáng nhỏ trong tinh thể. Nhưng các tương tác trần tục có thể tạo ra các nhấp nháy tương tự, giống như những ánh sáng gây ra bởi một lượng nhỏ các nguyên tố phóng xạ.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu của DAMA đã theo dõi tinh thể của họ trong nhiều năm để trêu chọc chữ ký vật chất tối có mục đích. Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng tỷ lệ va chạm trong máy dò DAMA tăng và giảm với một mô hình cụ thể hàng năm. Mô hình đó, lập luận đi, là kết quả của chuyển động của Trái đất qua một luồng vật chất tối khi hành tinh quay quanh mặt trời.

Một số thí nghiệm trước đây đã thử nghiệm cho cùng một loại báo cáo DAMA biến đổi hàng năm và không tìm thấy gì (SN: 2/4/17, tr. 15). Điểm gắn bó, tuy nhiên, là những thí nghiệm đã sử dụng một vật liệu dò khác nhau, chứ không phải là tinh thể natri iodua. Bây giờ, bằng cách sử dụng cùng một vật liệu dò tìm, "chúng tôi sẽ loại bỏ bất kỳ lỗ hổng nào có thể xảy ra để giải thích tại sao DAMA lại thấy điều gì đó", nhà vật lý của Đại học Yale, Reina Maruyama, phát ngôn viên của sự hợp tác COSINE-100 nói.

Thay vì tìm kiếm sự thay đổi hàng năm, các nhà nghiên cứu COSINE-100 đã so sánh tỷ lệ truy cập trong máy dò của họ, nằm trong Phòng thí nghiệm ngầm Yangyang ở Hàn Quốc, với số lượng được mong đợi từ các nguồn đã biết, chẳng hạn như phóng xạ. Nhóm nghiên cứu tìm thấy không có dấu hiệu của blips thêm có thể là từ vật chất tối.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu DAMA đang bám sát những tuyên bố của họ. Nhà vật lí Rita Bernabei thuộc Đại học Rome Tor Vergata viết trong một bức thư điện tử, “COSINE-100 không ảnh hưởng đến kết quả lâu dài thu được với các thiết lập DAMA”.

Katherine Freese thuộc Đại học Michigan ở Ann Arbor cho biết việc thực hiện một thí nghiệm được thực hiện với cùng một chất liệu như DAMA là rất quan trọng. "Thực tế là họ đã có một máy dò natri iodide hoạt động là rất lớn." Nhưng, Freese nói, những gì thực sự cần thiết để kiểm tra các tuyên bố của DAMA là cho COSINE để tìm kiếm một sự thay đổi hàng năm.

Maruyama đồng ý rằng công việc của COSINE vẫn chưa kết thúc. Tìm kiếm biến thể hàng năm là trong các tác phẩm, cô nói.

Dich Huong Pham (Theo www.sciencenews.org)

 
Banner
Banner home right