Trong khoảnh khắc, một định luật của tự nhiên bị vi phạm

Trong khoảnh khắc, nó xuất hiện, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven ở Mĩ đã phát hiện một định luật của tự nhiên bị vi phạm.

Tác dụng vẫn mang lại một phản tác dụng ngược chiều và bằng về độ lớn, lực hấp dẫn giữ Trái đất quay tròn xung quanh Mặt trời, và sự bảo toản năng lượng vẫn còn nguyên vẹn, không bị sứt mẻ chút nào. Nhưng trong những phần nhỏ nhoi nhất của một giây tại Máy Va chạm Ion Nặng Tương đối tính (RHIC), các nhà vật lí đã tạo ra được một bọt không gian phá vỡ đối xứng, trong đó không còn tồn tại tính chẵn lẻ.

Tính chẵn lẻ lâu nay vốn được xem là một định luật cơ bản của tự nhiên. Về cơ bản, nó phát biểu rằng vũ trụ không thuận phải cũng không thuận trái – rằng các định luật vật lí vẫn không thay đổi khi biểu diễn trong những hệ tọa độ ngược. Vào đầu những năm 1950, người ta nhận thấy rằng cái gọi là lực yếu, nguyên nhân gây ra sự phóng xạ hạt nhân, phá vỡ quy luật chẵn lẻ. Tuy nhiên, lực mạnh, cái giữ các hạt hạ nguyên tử lại với nhau, được cho là tôn trọng triệt để quy luật chẵn lẻ, ít nhất là dưới những trường hợp thông thường.

alt

Ảnh va chạm giàu năng lượng giữa các ion vàng cho thấy đường đi của hàng nghìn hạt hạ nguyên tử sinh ra trong cú va chạm.

Giờ thì định luật này dường như bị phá vỡ bởi một đội gồm khoảng một tá nhà vật lí hạt cơ bản, trong đó có Jack Sandweiss, giáo sư vật lí tại trường Yale. Kể từ năm 2000, Sandweiss đã cho lao những nguyên tử vàng vào nhau là một phần của thí nghiệm STAR tại RHIC, một máy gia tốc hạt chu vi 2,4 dặm, để nghiên cứu quy luật chẵn lẻ dưới những điều kiện cực đoan thu được.

Đội nghiên cứu đã tạo ra cái gọi là một plasma quark-gluon – một loại ‘súp’ thu được khi năng lượng đạt tới những mức đủ cao để phá vỡ proton và neutron thành các quark và gluon thành phần của chúng, nhưng viên gạch cấu trúc cơ bản của vật chất.

Các nhà lí thuyết tin rằng loại plasma quark-gluon này, có nhiệt độ bốn nghìn tỉ độ Celsius, tồn tại ngay sau Big Bang, khi vũ trụ chỉ một micro giây tuổi. ‘Bọt’ plasma tạo ra trong các va chạm tại RHIC tồn tại trong thời gian chỉ một phần triệu của một phần tỉ của một phần tỉ của một giây, nhưng đội nghiên cứu hi vọng dùng nó để biết thêm nhiều điều những cấu trúc trong vũ trụ - từ lỗ đen cho đến thiên hà – có thể hình thành như thế nào từ món súp này.

Khi các hạt nhân vàng, chuyển động ở tốc độ 99.999% tốc độ ánh sáng, lao vào nhau, plasma thu được đó giàu năng lượng tính đến mức một khối lập phương nhỏ xíu của nó với các cạnh chừng bằng một phần tử bề dày của một sợi tóc người sẽ chứa đủ năng lượng để cung cấp cho toàn nước Mĩ trong một năm.

Chính từ trường cũng phi thường không kém tạo ra bởi plasma trên – từ trường mạnh nhất từng được tạo ra – đã cảnh báo các nhà vật lí rằng một trong những định luật của tự nhiên có thể bị phá vỡ.

“Một điều rất hấp dẫn xảy ra trong những điều kiện cực đoan như thế này”, Sandweiss nói. “Sự vi phạm tính chẵn lẻ là rất khó phát hiện ra, nhưng từ trường đi cùng với sự vi phạm tính chẵn lẻ làm phát sinh một hiệu ứng thứ cấp nên chúng ta có thể phát hiện ra”.

Sandweiss và đội nghiên cứu – gồm các nhà khoa học nghiên cứu vật lí trường Yale, Evan Finch, Alexei Chikanian và Richard Majka -  tìm thấy các quark cùng dấu chuyển động cùng với nhau: các quark lên (up) chuyển động dọc theo đường sức từ, còn các quark xuống (down) chuyển động theo chiều ngược lại. Việc các quark cho biết sự khác biệt hướng ấy đề xuất với các nhà khoa học rằng sự đối xứng đã bị phá vỡ.

Các kết quả trên bất ngờ đến mức Sandweiss cùng những đồng nghiệp của ông đã chờ hơn một năm mới công bố chúng, bỏ thời gian tìm kiếm một lời giải thích khác. Tuy nhiên, các nhà vật lí nhanh chóng trình bày rằng hiệu ứng trên chỉ đề xuất sự vi phạm tính chẵn lẻ - chứ không chứng minh nó – nhưng chương trình hợp tác STAR đã quyết định mở rộng nghiên cứu cho những nhà vật lí khác cùng xem xét kĩ lưỡng.

“Tôi nghĩ nó là một hiệu ứng có thật, nhưng chúng ta sẽ biết nhiều hơn trong những năm sắp tới”, Sandweiss nói.

Tiếp theo, đội khoa học muốn kiểm tra kết quả trên bằng cách chạy thí nghiệm ở những năng lượng va chạm thấp hơn để xem sự vi phạm biểu kiến ấy có biến mất khi không có đủ năng lượng để tạo ra những điều kiện cực đoan cần thiết hay không.

Nếu hiệu ứng trên tỏ ra là có thật, thì nó có thể giúp các nhà khoa học tìm hiểu một sự bất đối xứng tương tự đã dẫn đến một trong những bí ẩn cơ bản nhất của vật lí học – đó là, tại sao ngày nay vũ trụ bị thống trị bởi vật chất thông thường khi mà tổng lượng vật chất và phản vật chất được tạo ra bởi Big Bang là bằng nhau.

Hiện tại, Sandweiss đang đi tìm một số câu trả lời. “Tôi thật sự muốn thấy hiệu ứng này tiến triển và tìm ra chính xác cái gì đang diễn ra”, ông nói.

Theo PhysOrg.com


Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương
Gia đình Stephen Hawking sẽ phát giọng nói của ông về phía một lỗ đen
17/06/2018
Người thân của Stephen Hawking dự định phát bản ghi giọng nói của ông về phía một lỗ đen, trong khi tro cốt của ông được
7 điều có thể bạn chưa biết về tia gamma
12/06/2018
Tia gamma là loại bức xạ giàu năng lượng nhất, nó có đủ năng lượng để đi xuyên rào chắn bằng kim loại hoặc bê tông.

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com