Một lí thuyết giải được 5 bài toán vật lí lớn cùng lúc

Đó là một ngày đẹp trời. Năm bài toán vật lí cơ bản khó nhằn nhất dường như đã được nhập làm một. Mô hình có thể làm việc này, được thiết lập bởi Guillermo Ballesteros tại trường Đại học Paris-Saclay ở Pháp và các đồng sự của ông, có thể giải thích vật chất tối, các dao động neutrino, phả hệ baryon, sự lạm phát và bài toán CP mạnh.

Được đặt tên là SMASH, mô hình được xây dựng trên mô hình chuẩn của ngành vật lí hạt sơ cấp, nhưng có một vài cải tiến. Mô hình chuẩn là một tập hợp gồm các hạt và các lực mô tả những viên gạch cấu trúc của vũ trụ. Mặc dù nó đã vượt qua mọi thử nghiệm, nhưng nó không thể giải thích một số hiện tượng. Chẳng hạn, chúng ta không hiểu vật chất tối, chất liệu bí ẩn chiếm 84% khối lượng của vũ trụ. Hay tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất. Hay tại sao vũ trụ đã tăng trưởng nhanh như vậy vào thời son trẻ của nó trong một thời kì gọi là lạm phát. Danh sách còn dài nữa.

Cho nên, mô hình chuẩn vẫn còn thiếu cái gì đó. “GIả sử chúng ta cần một số hạt mới,” phát biểu của Mikhail Shaposnikov tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Lausanne. “Câu hỏi đặt ra là chúng ta cần bao nhiêu hạt mới?”

Va chạm hạt

Một số mô hình, như siêu đối xứng, bổ sung thêm hàng trăm hạt – nhưng chẳng hạt nào từng được phát hiện tại các máy va chạm hạt như LHC ở CERN. Còn SMASH chỉ bổ sung sáu hạt: ba neutrino, một fermion, và một trường bao gồm hai hạt.

SMASH là một vài lí thuyết hòa nhập lại, theo lời đồng tác giả Andreas Ringwald tại Synchrotron Electron Đức, DESY, ở Hamburg. Nó được xây dựng trên mô hình của Shaposnikov có từ năm 2005, bổ sung thêm ba neutrino cho ba neutrino đã biết để giải bốn bài toán cơ bản trong vật lí học: vật chất tối, sự lạm phát, một số câu hỏi về bản chất của neutrino, và các nguồn gốc của vật chất.

SMASH bổ sung một trường mới nhằm giải thích một số bài toán đó theo cách hơi khác một chút. Trường này bao gồm hai hạt: axion, một ứng cử viên bóng ngựa đen cho vật chất tối, và inflaton, hạt chi phối sự lạm phát.

Ở dạng thức hoàn thiện, SMASH sử dụng trường mới này để đem lại lời giải cho một bài toán khó thứ năm: bài toán CP mạnh, giúp giải thích tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ.

“Cái hay nhất ở lí thuyết trên là nó có thể được kiểm tra hay thử nghiệm trong chừng mười năm tới,” Ringwald nói. “Bạn luôn có thể phát minh ra những lí thuyết mới, nhưng nếu chúng chỉ có thể kiểm tra được trong 100 năm tới, hoặc không bao giờ, thì đây không phải là khoa học thật sự mà là siêu khoa học.”

SMASH dự đoán hạt axion sẽ nhẹ hơn hạt electron khoảng một tỉ lần. Các hạt nhỏ như thế này có thể khảo sát được bởi thí nghiệm CULTASK đang chạy ở Hàn Quốc, hay thí nghiệm ORPHEUS đã được đề xuất ở Mĩ, và thí nghiệm MADMAX đã được lên kế hoạch ở Đức.

Điều này không có nghĩa là trò chơi sắp kết thúc. Mà là trò chơi đang tiếp diễn. Các nhà vật lí sẽ tiếp tục tranh đấu nhằm tìm kiếm bằng chứng thực nghiệm hay một mô hình tốt hơn. “Trận chiến đã khai cuộc,” Ringwald nói.

Theo Shannon Hall – New Scientist ngày 29/10/2016

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

Các bài khác


Sinh viên Mĩ giải được bài toán electron 60 năm tuổi
14/12/2017
Trong sáu thập niên qua, các nhà khoa học vẫn hằng tìm kiếm một luồng electron ẩn náu ở gần Trái Đất nhưng chưa hề tìm
10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
Vui Lòng Đợi

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