Tìm kiếm các hạt mới thường đòi hỏi nguồn năng lượng rất lớn – vì vậy các máy gia tốc khổng lồ đã được chế tạo để tăng tốc các hạt đạt gần tới vận tốc ánh sáng. Nhưng còn các cách khác để tìm ra các hạt mới: Tại Đại học Công nghệ Vienna, các nhà khoa học đã tìm ra một phương thức để chứng minh sự tồn tại của hạt giả thiết axion. Các hạt axion có thể tích lũy quanh một lỗ đen và rút năng lượng từ lỗ đen ấy. Quá trình này sẽ phát ra các sóng trọng lực có thể được phát hiện.
Các hạt lớn trong Thiên văn học
Trong vật lý lượng tử, mỗi hạt đều được mô tả như một sóng. Bước sóng liên hệ trực tiếp với năng lượng của hạt. Các hạt lớn có bước sóng rất nhỏ, nhưng các hạt axion với năng lượng thấp có thể có bước sóng vài km. Kết quả nghiên cứu của Grumiller và Mocanu, dựa trên công trình của Asmina Arvanitaki và Sergei Duboysky (Mỹ/Nga) chứng tỏ rằng các hạt axion có thể vòng quanh một hố đen tương tự cách các hạt electron tập trung quanh hạt nhân nguyên tử. Nếu lực điện từ giữ electron và hạt nhân gần nhau, thì trọng lực giữ các hạt axion và lỗ đen gần nhau.
Đám mây Boson
Tuy nhiên có một điểm khác nhau rất quan trọng giữa electron trong một nguyên tử và các hạt axion quanh lỗ đen: Electron là các hạt fermion, nghĩa là hai hạt khác nhau không bao giờ ở cùng một trạng thái. Trong khi đó, axion là các hạt boson, nhiều hạt có thể ở cùng trạng thái lượng tử cùng lúc. Các hạt này sẽ tạo ra một đám mây boson quanh lỗ đen. Đám mây này liên tục hút năng lượng từ lỗ đen và số hạt axion trong đám mây tăng lên.
Sụp đổ đột ngột
Một đám mây như vậy không bền vững. “Giống như một cột các hạt cát lỏng lẻo có thể thình lình trượt đổ chỉ vì thêm một hạt cát nữa, đám mây boson này có thể sụp đổ đột ngột.”, Daniel Grumiller phát biểu. Điều thù vị về sự sụp đổ này là chúng có thể được phát hiện. Một sự sụp đổ sẽ khiến không gian và thời gian dao động và phát ra các sóng trọng lực. Các máy dò tìm sóng trọng lực đã đang được chế tạo và tới năm 2016, chúng được dự đoán sẽ đạt tới độ chính xác cao. Các tính toán mới ở Vienna cho thấy các sóng trọng lực này không chỉ cho chúng ta những hiểu biết mới về thiên văn, mà còn có thể cho chúng ta thông tin về các hạt mới.
Quỳnh Chi (VACA)
Theo Science Daily
