Thêm manh mối về sự tồn tại của vật chất tối

Các kết quả được cập nhật từ các thí nghiệm của máy tìm kiếm vật chất tối siêu lạnh (SuperCDMS), diễn ra sâu trong lòng đất ở vùng mỏ Soudan, miền bắc Minnesota. Tại phòng thí nghiệm dưới lòng đất, các nhà nghiên cứu đã làm lạnh nguyên tố germani và silicon ở nhiệt độ cực thấp ( khoảng – 273,15 độ C). Môi trường lạnh tuyệt đối này lý tưởng cho việc trực tiếp phát hiện ra các vật chất tối. Nếu một vật chất tối đi qua, va chạm với một nguyên tử hạt nhân bị làm lạnh, nó sẽ giải phóng năng lượng và nhiệt. Từ đó, các nhà khoa học có thể phát hiện bằng các công cụ nhạy cảm khác thường.

Hình ảnh mô phỏng về vật chất tối xung quanh quầng sáng thiên hà Miky Way.

Thí nghiệm phát sinh ra ba sự kiện có thể tạo ra một hạt tương tác yếu, hay WIMP, đi qua. WIMP là một ứng cử viên để giải thích cho vật chất tối, và nó không phát ra ánh sáng, nhưng nó tương tác với vũ trụ thông qua lực hấp dẫn.

Các tín hiệu được phát hiện cũng có thể là một sự trục trặc trong thống kê. Các nhà khoa học mong chờ để xem ba hoặc nhiều hơn của các sự kiện WIMP, tương đương với 5,4% lượng thời gian xảy ra. Cũng có thể đó chỉ đơn giản là do biến động ngẫu nhiên trong thí nghiệm.

Tuy nhiên, những biến động được phát hiện bởi thử nghiệm trong một phạm vi năng lượng tương tự lại có ít khả năng là một tai nạn ngẫu nhiên. Trong thực tế, các tín hiệu chiếm 99,81% khả năng nhận được WIMP hơn so với các biến động nền đơn giản, nhà vật lý Cabrera nói.

Nhưng các nhà vật lý lại đòi hỏi sự chính xác và các tiêu chuẩn cao hơn rất nhiều cho những tuyên bố hay khám phá, khả năng kiểu này. Phát hiện này “không tăng lên bất cứ mức độ khám phá nào, cũng không làm tăng lên bất cứ cái gì mà chúng ta gọi là bằng chứng”, Cabrera nói. Tuy nhiên, phát hiện sẽ khoanh vùng “một khu vực quan tâm” để nghiên cứu trong tương lai.

Nếu các tín hiệu bật ra chính là bằng chứng về việc hạt WIMP là vật chất tối, họ sẽ tìm ra một hạt vật chất với khối lượng khoảng 8 giga-electronvolts hoặc GeVs (1 GeV tương đương với 1 tỷ electron-volt).

Kết quả thí nghiệm phù hợp với các kết quả CDMS trước đó cũng như một thử nghiệm săn tìm vật chất tối do Phòng thí nghiệm Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng Mỹ công bố trước đây. Nhưng nó lại mâu thuẫn với các kết quả sơ bộ được tìm thấy tại Dự án quốc tế về vật chất tối ở XENON, Italia.

Các nhà nghiên cứu vẫn đang có trong tay con số không tròn trịa về vật chất tối từ nhiều góc độ. Đầu tháng Tư, các nhà khoa học của NASA thông báo rằng họ đã tìm thấy những dấu hiệu của vật chất tối từ các phép đo gián tiếp được thực hiện trên Trạm Vũ trụ Quốc tế. Các máy dò, Máy quang phổ từ Alpha đã phát hiện ra hơn 400.000 positon, một loại phản vật chất “anh em sinh đôi” với các điện tử. Những hạt này có thể đã được tạo ra khi các hạt vật chất tối va chạm và tiêu diệt nhau.