Giữa đêm khuya ngày 13 tháng 2 năm 2023, một sự kiện đáng chú ý đã diễn ra tại mạng lưới nghiên cứu Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss (ARCA), thuộc dự án kính thiên văn neutrino Cubic Kilometer Neutrino Telescope (KM3NeT) đang được xây dựng dưới đáy Địa Trung Hải, gần bờ biển Ý. Tại đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hạt neutrino năng lượng cao không giống bất kỳ hạt nào khác, và sau hai năm phân tích dữ liệu, họ đã công bố rằng hạt này rất có thể có nguồn gốc từ một blazar, đồng thời đây cũng là neutrino có năng lượng cao nhất từng được phát hiện, gấp 35 lần so với bất kỳ hạt nào trước đó. Điều đặc biệt hơn nữa, sự kiện này đã được ghi nhận khi mạng lưới vẫn còn đang trong quá trình hoàn thiện.
Tuy nhiên, có một điều kỳ lạ là sự kiện neutrino này, được gọi là KM3-230213A, không được Kính thiên văn Neutrino IceCube ở Nam Cực ghi nhận. Để giải thích cho điều này, một nghiên cứu mới được công bố trên máy chủ preprint arXiv đã đưa ra giả thuyết rằng hạt muon neutrino siêu năng lượng này có thể thực sự được sản xuất từ vật chất tối.
Ông Bhupal Dev, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Washington, đã chia sẻ với tạp chí New Scientist rằng “Điều này mở ra một cách mới để chúng ta có thể kiểm tra vật chất tối”. Ông cũng nhấn mạnh rằng chúng ta có thể biến các kính thiên văn neutrino này thành các thiết bị phát hiện vật chất tối.
Sự kiện KM3-230213A đã bay theo một lộ trình nông hơn khi nó đi xuyên qua hành tinh của chúng ta, khiến nó đi qua nhiều lớp vỏ trái đất hơn so với cách mà neutrino đến được IceCube. 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. Họ cho biết trong báo cáo rằng: “Chúng tôi đề xuất một giải pháp mới cho vấn đề này dưới dạng sự tán xạ của vật chất tối trong vỏ trái đất”. Nghiên cứu chứng minh rằng các hạt trung gian trong lĩnh vực vật chất tối có thể được sinh ra một cách dồi dào khi vật chất tối năng lượng cao (khoảng 100 PeV) di chuyển qua một lượng lớn vật chất trong trái đất.
Hạt năng lượng cao này không phải là một hạt vật chất tối mà thật ra là một muon đã phân rã từ vật chất tối, có thể được phóng ra từ một blazar (một loại hạt nhân thiên hà hoạt động) hướng về trái đất. Mặc dù đây chỉ là một trong nhiều lý thuyết đã xuất hiện kể từ khi KM3NeT công bố phát hiện này, nhưng một số ý tưởng khác cũng được đưa ra, cho thấy rằng hạt này có thể là “vật chất tối nặng phân rã, sự bay hơi của lỗ đen nguyên thủy, vi phạm tính bất biến Lorentz, hay các tương tác không chuẩn của neutrino”.
Hợp tác KM3NeT đã chỉ ra rằng mạng lưới ARCA, cùng với mạng lưới nghiên cứu huỳnh quang với Cosmics in the Abyss (ORCA), có thể cung cấp những quan sát gián tiếp về vật chất tối tương tự như sự kiện này. Tuy nhiên, một số nhà vật lý khác nói với New Scientist rằng lời giải thích khả thi nhất hiện tại là KM3-230213A đơn giản chỉ là một neutrino năng lượng cao, chứ không phải là bằng chứng cho thấy vật chất tối đang phân rã.
Mặc dù nhiều giả thuyết vẫn đang được hình thành, các nhà khoa học vẫn đang làm việc với một mẫu tập hợp dữ liệu rất nhỏ. Nhưng với việc KM3NeT dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối thập kỷ này, có lẽ chúng ta sẽ chẳng phải chờ lâu để có thêm những phát hiện mới.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65049920/dark-matter-neutrino-k3mnet/
Tuy nhiên, có một điều kỳ lạ là sự kiện neutrino này, được gọi là KM3-230213A, không được Kính thiên văn Neutrino IceCube ở Nam Cực ghi nhận. Để giải thích cho điều này, một nghiên cứu mới được công bố trên máy chủ preprint arXiv đã đưa ra giả thuyết rằng hạt muon neutrino siêu năng lượng này có thể thực sự được sản xuất từ vật chất tối.
Ông Bhupal Dev, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học Washington, đã chia sẻ với tạp chí New Scientist rằng “Điều này mở ra một cách mới để chúng ta có thể kiểm tra vật chất tối”. Ông cũng nhấn mạnh rằng chúng ta có thể biến các kính thiên văn neutrino này thành các thiết bị phát hiện vật chất tối.
Sự kiện KM3-230213A đã bay theo một lộ trình nông hơn khi nó đi xuyên qua hành tinh của chúng ta, khiến nó đi qua nhiều lớp vỏ trái đất hơn so với cách mà neutrino đến được IceCube. 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. Họ cho biết trong báo cáo rằng: “Chúng tôi đề xuất một giải pháp mới cho vấn đề này dưới dạng sự tán xạ của vật chất tối trong vỏ trái đất”. Nghiên cứu chứng minh rằng các hạt trung gian trong lĩnh vực vật chất tối có thể được sinh ra một cách dồi dào khi vật chất tối năng lượng cao (khoảng 100 PeV) di chuyển qua một lượng lớn vật chất trong trái đất.
Hạt năng lượng cao này không phải là một hạt vật chất tối mà thật ra là một muon đã phân rã từ vật chất tối, có thể được phóng ra từ một blazar (một loại hạt nhân thiên hà hoạt động) hướng về trái đất. Mặc dù đây chỉ là một trong nhiều lý thuyết đã xuất hiện kể từ khi KM3NeT công bố phát hiện này, nhưng một số ý tưởng khác cũng được đưa ra, cho thấy rằng hạt này có thể là “vật chất tối nặng phân rã, sự bay hơi của lỗ đen nguyên thủy, vi phạm tính bất biến Lorentz, hay các tương tác không chuẩn của neutrino”.
Hợp tác KM3NeT đã chỉ ra rằng mạng lưới ARCA, cùng với mạng lưới nghiên cứu huỳnh quang với Cosmics in the Abyss (ORCA), có thể cung cấp những quan sát gián tiếp về vật chất tối tương tự như sự kiện này. Tuy nhiên, một số nhà vật lý khác nói với New Scientist rằng lời giải thích khả thi nhất hiện tại là KM3-230213A đơn giản chỉ là một neutrino năng lượng cao, chứ không phải là bằng chứng cho thấy vật chất tối đang phân rã.
Mặc dù nhiều giả thuyết vẫn đang được hình thành, các nhà khoa học vẫn đang làm việc với một mẫu tập hợp dữ liệu rất nhỏ. Nhưng với việc KM3NeT dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối thập kỷ này, có lẽ chúng ta sẽ chẳng phải chờ lâu để có thêm những phát hiện mới.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65049920/dark-matter-neutrino-k3mnet/
