Sử dụng siêu máy tính, các nhà khoa học Đức và Hungaria đã hóa giải được một phần bí ẩn đằng sau "vật chất tối"

Các nhà vật lý học đã bỏ ra rất nhiều thời gian, gần một thế kỷ dài để tìm kiếm thứ gọi là “vật chất tối”. Ta “khá chắc chắn” rằng thứ vật chất này tồn tại, nhưng chẳng biết tìm ở đâu ra chúng hay đo đạc chúng như thế nào.

Một phần bí ẩn đó vừa được hé lộ khi mà một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Đức và Hungaria cho thấy rằng với việc sử dụng siêu máy tính để phỏng đoán khối của các axion (một giả thuyết hạt cơ bản), các nhà vật lý học phỏng đoán rằng vật chất tối được cấu tạo nên từ các hạt axion này.

Trưởng ban nghiên cứu là giáo sư Zoltán Fodor tới từ Đại học Wuppertal, với sự giúp đỡ từ các chuyên gia của Đại học Eötvös tại Budapest và của viện tin học Forschungszentrum Jülich đãhoàn thành và đăng tải nghiên cứu trên hồi đầu tháng này.

“Vật chất tối là thứ vật chất tồn tại vô hình mà cho tới giờ, chúng mới chỉ lộ diện qua hiệu ứng hấp dẫn của mình. Nó vẫn hoàn toàn là một điều bí ẩn”, đồng tác giả nghiên cứu, ông Andreas Ringwald tại Đức nói. “Tính từ ‘tối’ không chỉ đơn giản có nghĩa rằng chúng không phát ra ánh sáng. Chúng thậm chí còn không phát ra các bước sóng, chắc hẳn chúng phải tiếp xúc với photon một cách cực kì yếu”.

Bằng chứng ta có được duy nhất về sự tồn tại của vật chất tối nằm tại thực tế rằng, mọi ngôi sao, mọi hành tinh hay mọi thiên hà trong vũ trụ này đều di chuyển với một cách cực kì riêng biệt.

Chắc chắn rằng có một hiệu ứng hấp dẫn của một lực gì đó mà ta chưa biết, ta gọi thứ bí ẩn đó là “vật chất tối”. Người ta tin rằng vật chất tối có ở mọi nơi trong vũ trụ, gắn kết mọi thứ với nhau.

Nhưng tới thời điểm này, ta vẫn chưa phát hiện ra một tín hiệu khả quan nào về sự tồn tại của nó. Thậm chí việc trực tiếp đo đạc số khối của một hạt axion còn được cho là khó hơn chứng minh vật chất tối.

Nhưng, nếu ta biết được khối của axion, điều đó có nghĩa là ta sẽ tạo ra được một chuẩn mực cho mọi đo đạc có được khi tiến hành đo một tín hiệu kì lạ. Nếu như tín hiệu đó khớp với chuẩn mực axion kia, ta sẽ xem xét được rằng ta có nên tiếp tục nghiên cứu hay là không.

Đội ngũ nghiên cứu đã làm được điều khó khăn đó: họ sử dụng một siêu máy tính có tên JUQUEEN (BlueGene/Q) để tạo hình và đo đạc được rằng axion có khối vào khoảng giữa 50 và 1.500 micro electronvolt, nhẹ hơn electron khoảng 10 tỷ lần.

Điều đó có nghĩa rằng trung bình, Vũ trụ này có thể chứa tới 10 triệu hạt axion trong một 1 centimet khối khoảng không. Và bởi vật chất tối là một khối vật chất bao gồm rất nhiều hạt Dải Ngân Hà của chúng ta có thể chứa tới 1 nghìn tỷ axion với một centimet khối khoảng không.

Các nhà khoa học có thể sử dụng những con số này để chứng minh được rằng axion thực tế có tồn tại trong vũ trụ này.

Đây không phải là đích đến của việc vật chất tối có tồn tại hay không, nhưng nó sẽ giải quyết được một vấn đề vật lý lượng tử đã làm ta đau đầu bấy lâu nay: tại sao các lực tương tác với nhau đều cân đối với nhau dù thời gian có bị đảo ngược hay không.

Ngành vật lý mà chúng ta vẫn biến đang tiến tới gần hơn với việc những siêu máy tính có thể mở mang tầm mắt cho con người, hóa giải được những bí ẩn mà những nghiên cứu thông thường không thực hiện được.

Ta nên vui mừng vì thời đại của các siêu máy tính đang khiến cho cuộc sống của chúng ta bớt đi những bí ẩn.