Nguồn gốc vật chất tối: Hai giả thuyết táo bạo thách thức mọi mô hình vật lý hiện nay!

Vật chất tối, một thực thể bí ẩn được cho là chiếm tới 85% tổng khối lượng của vũ trụ, vẫn là một trong những câu đố lớn nhất của vật lý hiện đại. Dù chúng ta tin chắc rằng nó tồn tại dựa trên các quan sát thiên văn, nhưng bản chất thực sự của nó vẫn là một ẩn số, và chưa có thí nghiệm nào tìm thấy nó.

Trước sự bế tắc này, giáo sư Stefano Profumo tại Đại học California, Santa Cruz, đã đưa ra hai lý thuyết táo bạo, mở ra một lộ trình hoàn toàn không chính thống để giải thích nguồn gốc của vật chất tối, thách thức mô hình hiện tại và hé lộ một thực tại ẩn giấu ở rìa vũ trụ.

Giả thuyết 1: Vật chất tối sinh ra từ "chân trời vũ trụ"

Giáo sư Profumo đã đề xuất một giả thuyết đầy kịch tính, liên kết nguồn gốc của vật chất tối với chính sự giãn nở của vũ trụ. Chúng ta biết rằng vũ trụ đang giãn nở với gia tốc, và ngay sau Vụ Nổ Lớn, nó đã trải qua một quá trình gọi là lạm phát vũ trụ, chỉ trong một phần nhỏ của giây, nó đã trở nên lớn hơn rất nhiều.

Profumo đề xuất một mô men gia tốc thứ ba, yếu hơn lạm phát nhưng vẫn nhanh hơn cả vật chất và bức xạ. Ông ví von rìa vũ trụ giống như chân trời sự kiện của một lỗ đen. Tại đó, do các hiệu ứng cơ học lượng tử, các hạt hình thành và lấy năng lượng từ lỗ đen, một hiện tượng gọi là bức xạ Hawking.

Tương tự, Profumo chỉ ra rằng sự giãn nở có thể khiến "chân trời vũ trụ" bức xạ các hạt vào vũ trụ, và những hạt này có thể là vật chất tối. Lý thuyết này cho thấy vật chất tối có thể đã được tạo ra từ một cơ chế kỳ lạ và hoàn toàn mới, không phụ thuộc vào các hạt thông thường.

Giả thuyết 2: Vật chất tối đến từ một "khu vực bóng tối"

Một lựa chọn khác mà Profumo đề xuất là vùng tối. Ý tưởng ở đây là vật chất tối có nguồn gốc từ những thành phần tương tự như vật chất thông thường, nhưng chúng hoàn toàn vô hình đối với chúng ta.

Cụ thể, có những quark tối giống như quark thông thường, và những gluon tối giống như hạt mang lực hạt nhân mạnh. Tuy nhiên, những hạt tối này chỉ tương tác với nhau mà không hề tác động lên các hạt thông thường, khiến chúng ta không thể quan sát được.

Những hạt tối này có thể đã trở nên đủ đặc để hình thành nên các lỗ đen nguyên thủy và cực kỳ ổn định trong vũ trụ sơ khai, khiến chúng trở thành một ứng cử viên tiềm năng cho vật chất tối.

Lý thuyết này mở ra khả năng tồn tại một "khu vực bóng tối" song song với thế giới vật chất mà chúng ta biết, nơi các định luật vật lý có thể hoạt động theo một cách khác biệt, tạo ra những thực thể hoàn toàn không thể tương tác với chúng ta.

Lời cảnh báo và những dự đoán có thể kiểm chứng

Giáo sư Profumo, đồng thời là phó giám đốc lý thuyết tại Viện Vật lý hạt Santa Cruz, thừa nhận: "Cả hai cơ chế đều mang tính suy đoán cao, nhưng chúng đưa ra những kịch bản độc lập và có thể tính toán được, không dựa vào các mô hình vật chất tối hạt thông thường, vốn ngày càng chịu áp lực từ các kết quả thực nghiệm không có giá trị".

Dù là những giả thuyết táo bạo, Profumo cũng đưa ra một số dự đoán có thể kiểm chứng được. Mặc dù Mô hình Chuẩn của Vũ trụ học vẫn là lời giải thích tốt nhất, nhưng việc xem xét các khả năng khác có thể cung cấp một số hiểu biết sâu sắc ngay cả về giả thuyết hàng đầu.

Điều này cho thấy rằng trong khoa học, việc thách thức những giả định cũ và đưa ra những ý tưởng mới mẻ là vô cùng quan trọng, bởi đó có thể là con đường duy nhất để giải mã những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, như nguồn gốc và bản chất của vật chất tối.