Vào giữa đêm ngày 13 tháng 2 năm 2023, hệ thống thí nghiệm Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss (ARCA) thuộc dự án kính viễn vọng neutrino Cubic Kilometer Neutrino Telescope (KM3NeT), được đặt ở Địa Trung Hải ngoài khơi bờ biển Italy, đã phát hiện một hạt năng lượng cao khác thường. Sau hai năm phân tích dữ liệu, các nhà khoa học đã công bố rằng hạt này có khả năng xuất phát từ một blazar và là neutrino có năng lượng cao nhất từng được phát hiện, cao gấp 35 lần so với các hạt neutrino khác. Điều đáng nói là hệ thống này đã ghi lại hạt này khi nó còn đang trong quá trình hoàn thiện.
Tuy nhiên, có một điểm kỳ lạ về sự kiện neutrino này, được đặt tên là KM3-230213A - Đài quan sát Neutrino IceCube ở Nam Cực chưa từng ghi nhận một sự kiện như vậy và cũng không phát hiện được sự kiện năng lượng cao này. Giờ đây, một nghiên cứu mới (được đăng trên máy chủ preprint arXiv) gợi ý rằng một cách giải quyết cho tình huống này là xem xét khả năng hạt muon siêu năng lượng được sản xuất từ vật chất tối.
“Haít này mở ra một cách mới để kiểm tra vật chất tối,” Bhupal Dev, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Washington, chia sẻ với New Scientist. “Chúng ta có thể biến những kính viễn vọng neutrino này thành các thiết bị phát hiện vật chất tối.”
Bởi vì KM3-230213A đã đi qua một con đường nông khi nó đi xuyên qua hành tinh của chúng ta, nó có khả năng đã bay qua một phần lớn lớp vỏ trái đất hơn là những gì cần thiết để neutrino đến được IceCube - và đây có thể là chìa khóa. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tái tạo một kịch bản vật chất tối mà KM3NeT có thể phát hiện, nhưng IceCube thì không.
“Chúng tôi đề xuất một giải pháp mới cho câu đố này theo cách vật chất tối (DM) tương tác trong lớp vỏ trái đất,” bài báo cho biết. “Chúng tôi cho thấy rằng các hạt trong lĩnh vực tối trung gian, phân rã thành các muon, được sản xuất nhiều khi vật chất tối năng lượng cao (∼100 PeV) đi qua một khối lượng lớn của lớp đất.”
Như vậy, hạt năng lượng cao không phải là một hạt vật chất tối trực tiếp, mà thực chất là một muon đã phân rã từ vật chất tối, có thể được phóng từ một blazar (một loại nhân thiên hà hoạt động) hướng về Trái Đất. Bài báo cũng lưu ý rằng đây chỉ là một trong số nhiều giả thuyết đã xuất hiện từ khi KM3NeT công bố phát hiện hạt này. Những ý tưởng này gợi ý, theo bài báo, rằng hạt này có thể là “vật chất tối nặng đang phân rã, bức xạ từ lỗ đen nguyên thủy, vi phạm sự bất biến Lorentz, tương tác neutrino không theo chuẩn.”
Hợp tác KM3NeT đã chi tiết cách mà hệ thống ARCA - cùng với hệ thống Oscillation Research with Cosmics in the Abyss (ORCA) - có thể cung cấp quan sát gián tiếp về vật chất tối giống như sự kiện này. Tuy nhiên, các nhà vật lý khác khi trò chuyện với New Scientist cho biết rằng lời giải thích có khả năng đúng nhất (ít nhất là vào lúc này) là KM3-230213A chỉ đơn giản là một neutrino năng lượng cao, chứ không phải bằng chứng của vật chất tối đang phân rã.
Mặc dù có nhiều giả thuyết khác nhau, các nhà khoa học vẫn đang làm việc với một mẫu dữ liệu chỉ có một lần. Tuy nhiên, với việc KM3NeT sẽ hoàn thành xây dựng vào cuối thập kỷ này, có lẽ tình trạng đó sẽ không kéo dài lâu.
Darren sống ở Portland, có một chú mèo và viết/chỉnh sửa về khoa học viễn tưởng cũng như cách mà thế giới của chúng ta hoạt động. Các bạn có thể tìm thấy những bài viết trước đây của anh ấy tại Gizmodo và Paste nếu chịu khó tìm kiếm.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65049920/dark-matter-neutrino-k3mnet/
Tuy nhiên, có một điểm kỳ lạ về sự kiện neutrino này, được đặt tên là KM3-230213A - Đài quan sát Neutrino IceCube ở Nam Cực chưa từng ghi nhận một sự kiện như vậy và cũng không phát hiện được sự kiện năng lượng cao này. Giờ đây, một nghiên cứu mới (được đăng trên máy chủ preprint arXiv) gợi ý rằng một cách giải quyết cho tình huống này là xem xét khả năng hạt muon siêu năng lượng được sản xuất từ vật chất tối.
“Haít này mở ra một cách mới để kiểm tra vật chất tối,” Bhupal Dev, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Washington, chia sẻ với New Scientist. “Chúng ta có thể biến những kính viễn vọng neutrino này thành các thiết bị phát hiện vật chất tối.”
Bởi vì KM3-230213A đã đi qua một con đường nông khi nó đi xuyên qua hành tinh của chúng ta, nó có khả năng đã bay qua một phần lớn lớp vỏ trái đất hơn là những gì cần thiết để neutrino đến được IceCube - và đây có thể là chìa khóa. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tái tạo một kịch bản vật chất tối mà KM3NeT có thể phát hiện, nhưng IceCube thì không.
“Chúng tôi đề xuất một giải pháp mới cho câu đố này theo cách vật chất tối (DM) tương tác trong lớp vỏ trái đất,” bài báo cho biết. “Chúng tôi cho thấy rằng các hạt trong lĩnh vực tối trung gian, phân rã thành các muon, được sản xuất nhiều khi vật chất tối năng lượng cao (∼100 PeV) đi qua một khối lượng lớn của lớp đất.”
Như vậy, hạt năng lượng cao không phải là một hạt vật chất tối trực tiếp, mà thực chất là một muon đã phân rã từ vật chất tối, có thể được phóng từ một blazar (một loại nhân thiên hà hoạt động) hướng về Trái Đất. Bài báo cũng lưu ý rằng đây chỉ là một trong số nhiều giả thuyết đã xuất hiện từ khi KM3NeT công bố phát hiện hạt này. Những ý tưởng này gợi ý, theo bài báo, rằng hạt này có thể là “vật chất tối nặng đang phân rã, bức xạ từ lỗ đen nguyên thủy, vi phạm sự bất biến Lorentz, tương tác neutrino không theo chuẩn.”
Hợp tác KM3NeT đã chi tiết cách mà hệ thống ARCA - cùng với hệ thống Oscillation Research with Cosmics in the Abyss (ORCA) - có thể cung cấp quan sát gián tiếp về vật chất tối giống như sự kiện này. Tuy nhiên, các nhà vật lý khác khi trò chuyện với New Scientist cho biết rằng lời giải thích có khả năng đúng nhất (ít nhất là vào lúc này) là KM3-230213A chỉ đơn giản là một neutrino năng lượng cao, chứ không phải bằng chứng của vật chất tối đang phân rã.
Mặc dù có nhiều giả thuyết khác nhau, các nhà khoa học vẫn đang làm việc với một mẫu dữ liệu chỉ có một lần. Tuy nhiên, với việc KM3NeT sẽ hoàn thành xây dựng vào cuối thập kỷ này, có lẽ tình trạng đó sẽ không kéo dài lâu.
Darren sống ở Portland, có một chú mèo và viết/chỉnh sửa về khoa học viễn tưởng cũng như cách mà thế giới của chúng ta hoạt động. Các bạn có thể tìm thấy những bài viết trước đây của anh ấy tại Gizmodo và Paste nếu chịu khó tìm kiếm.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65049920/dark-matter-neutrino-k3mnet/
