Bí ẩn lớn về phản vật chất sắp được lý giải

Chủ Nhật, 15 Tháng Chín 20199:00 SA(Xem: 452)
Bí ẩn lớn về phản vật chất sắp được lý giải
nguyen-tu-hydro

Nguyên tử hydro và phản nguyên tử hydro. (Ảnh: The Register).

Các nhà khoa học cuối cùng có thể xác nhận những dự đoán từ các định luật vật lý về phản vật chất, theo Science Alert. Kết quả này mở ra phương pháp mới để kiểm tra lý thuyết đặc biệt của nhà vật lý Albert Einstein về thuyết tương đối, giúp lý giải một trong những bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại: “Tại sao trong vũ trụ lại có nhiềuvật chất thông thường hơn so với phản vật chất?”

“Đây là một thời điểm lịch sử trong những thập kỷ dài nỗ lực để tạo ra phản vật chất và so sánh các thuộc tính của nó với những vật chất thông thường”, nhà vật lý lý thuyết Alan Kostelecky tại Đại học Indiana đánh giá.

Các định luật vật lý dự đoán rằng cứ mỗi hạt của vật chất thông thường sẽ có một phản hạt tương ứng. Vì vậy, đối với mỗi electron điện tích âm sẽ có một positron mang điện tích dương. Điều đó có nghĩa với mỗi nguyên tử hydro thông thường được tạo thành bởi một electron liên kết với một proton, sẽ có một nguyên tử hydro được tạo thành từ một phản electron (hoặc positron) liên kết với một phản proton.

Nếu một phản hạt tìm thấy một hạt của chính nó, chúng sẽ triệt tiêu lẫn nhau, giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng.

Thực tế là có quá nhiều vật chất thông thường trong vũ trụ trong khi khó có thể tìm thấy phản hạt trong tự nhiên. Điều này có thể giải thích bởi các phản hạt sẽ bị triệt tiêu bởi các hạt của chính nó ngay trước khi chúng ta kịp quan sát. Tuy nhiên, vấn đề khiến các nhà khoa học bối rối là số lượng các hạt vật chất nhiều hơn phản vật chất trong khi các mô hình vật lý hiện đại do Einstein đưa ra trong thuyết tương đối dự đoán số lượng hạt và phản hạt cân bằng sinh ra từ vụ nổ Big Bang.

“Điều gì đó đã xảy ra, dẫn tới sự phân bố mất cân bằng hiện tại, và chúng ta đơn giản không có cách giải thích ngay bây giờ”, Jeffrey Hangst, một thành viên nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm ALPHA cho biết.

Theo kết quả mới được công bố trên tạp chí Nature ngày 29/11, lần đầu tiên các nhà khoa học có thể đo phổ ánh sáng phát ra bởi một phản nguyên tử hydro khi bị kích thích bởi laser, và so sánh với phổ ánh sáng phát ra bởi một nguyên tử hydro thông thường.

Là nguyên tử phổ biến nhất trong vũ trụ, hydro luôn triệt tiêu mọi phản nguyên tử của chính nó ngay lập tức và khó có thể tìm thấy phản nguyên tử hydro trong tự nhiên. Do đó, các nhà khoa học cần phải tạo ra các phản nguyên tử hydro trong phòng thí nghiệm.

Trong 20 năm qua, nhóm nghiên cứu ALPHA thuộc Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) đã tìm cách tạo ra các phản nguyên tử hydrogen để nghiên cứu và phát triển kỹ thuật cho phép tạo ra khoảng 25.000 phản nguyên tử hydro mỗi 15 phút, và bẫy được khoảng 14 trong số 25.000 phản nguyên tử để nghiên cứu. Đây là một bước đột phá lớn khi trước đây họ chỉ có thể bẫy từ 1 đến 2 nguyên tử hydro mỗi 15 phút.

Những phản nguyên tử này sau đó sẽ được kích thích bởi ánh sáng laser để buộc positron “nhảy” từ mức năng lượng thấp lên một mức năng lượng cao hơn. Sau một thời gian ngắn, các positron trở lại mức năng lượng thấp hơn, phần năng lượng dư thừa sẽ chuyển thành ánh sáng bức xạ ra ngoài.

Khi đo ánh sáng bức xạ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các phản nguyên tử hydro phát ra chính xác cùng một quang phổ ánh sáng như các nguyên tử hydro thông thường. Kết quả này phù hợp với mô hình chuẩn của vật lý hạt, dự đoán rằng hydro và phản hydro sẽ có quang phổ giống hệt nhau.

Nếu tất cả các quang phổ của các laser khác nhau cho nguyên tử và phản nguyên tử hydro đều kết thúc giống nhau, nhóm nghiên cứu có thể chứng minh thuyết tương đối đặc biệt của Einstein vẫn đúng.

Theo VnExpres
Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Ba, 14 Tháng Mười Một 20179:00 SA
Mới đây Mỹ đã tiến hành thử nghiệm vũ khí siêu vượt âm có khả năng tấn công mọi mục tiêu trên Trái Đất chỉ trong vòng 1 giờ
Thứ Ba, 14 Tháng Mười Một 20173:00 SA
Giống như người ta trồng một cái cây, các nhà khoa học đã nuôi mảnh da người rất nhỏ, lớn lên đủ để bao phủ cơ thể
Thứ Hai, 13 Tháng Mười Một 20175:00 CH
Cuộc cách mạng công nghệ đem lại những lợi ích to lớn, nhưng cũng là thách thức không nhỏ đối với nguồn lao động trong tương lai
Thứ Hai, 13 Tháng Mười Một 201711:00 SA
Chiếc ấn ngọc được chạm khắc tinh xảo đến mức một số chi tiết chỉ có thể nhìn rõ dưới ống kính máy ảnh cực nhạy.
Thứ Hai, 13 Tháng Mười Một 201710:00 SA
Khi chính thức khai trương vào năm tới, nhà máy sản xuất năng lượng sạch từ chất thải sẽ xử lý 400.000 tấn chất
Chủ Nhật, 12 Tháng Mười Một 20172:00 CH
Giáo sư Stephen Hawking cảnh báo nhân loại có thể bị tiêu diệt khi Trái đất biến thành một quả cầu lửa khổng lồ
Thứ Sáu, 10 Tháng Mười Một 201711:00 SA
Nếu ai đã từng tới Mỹ và có cơ hội tới thăm các nghĩa trang tại đây đều thấy có 1 sự đặc biệt đó là sự xuất hiện của các đồng xu trên các bia mộ
Thứ Sáu, 10 Tháng Mười Một 20177:00 SA
trong các trang khoa học, có hai khám phá mới. Theo nhà sinh học Pháp Barbara Demaneix, trả lời phỏng vấn báo Le Monde, thì nạn ô nhiễm môi trường có tác động đến bộ não con người.
Thứ Sáu, 10 Tháng Mười Một 20173:00 SA
Tại sao con người ở những vùng khác nhau lại có màu da khác nhau? Nguyên nhân tạo nên sự khác biệt này là gì nhỉ?
Thứ Năm, 09 Tháng Mười Một 20177:00 CH
Nước mắt là một phần không thể thiếu với cơ thể mỗi người, đồng thời là một điểm nhấn trong bức tranh cảm xúc của loài người.