Một nhóm các nhà khoa học toàn cầu đã nghiên cứu sâu hơn để hiểu bản chất phức tạp của vật chất tối, thứ chiếm tới 84% hàm lượng vật chất trong vũ trụ. Trọng tâm của họ là “photon tối”, một hạt lý thuyết có thể thu hẹp khoảng cách giữa khu vực tối khó nắm bắt và vật chất thông thường.
Những hiểu biết mới về vật chất tối xuất hiện khi các nhà nghiên cứu khám phá “bóng tối”. Photon“Một giả thuyết thách thức giả thuyết mô hình chuẩn.
Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu bởi các chuyên gia từ Đại học Adelaide, đã phát hiện thêm manh mối trong nỗ lực tìm hiểu sâu hơn về bản chất của vật chất tối.
Giáo sư Anthony Thomas, Giáo sư Vật lý cao cấp tại Đại học Adelaide cho biết: “Vật chất tối chiếm tới 84% vật chất trong vũ trụ, nhưng chúng ta biết rất ít về nó”.
“Sự tồn tại của vật chất tối đã được xác định chắc chắn thông qua các tương tác hấp dẫn của nó, tuy nhiên bản chất chính xác của nó vẫn nằm ngoài tầm hiểu biết của chúng ta bất chấp những nỗ lực không mệt mỏi của các nhà vật lý trên khắp thế giới.”
“Chìa khóa để hiểu được bí ẩn này có thể nằm ở photon tối, một hạt lý thuyết có khối lượng lớn có thể đóng vai trò là cửa ngõ giữa vùng tối của các hạt và vật chất thông thường.”
“Công trình của chúng tôi cho thấy rằng giả thuyết photon tối thích hợp hơn giả thuyết Mô hình Chuẩn ở mức 6,5 sigma, tạo thành bằng chứng cho việc phát hiện hạt.” — Giáo sư Anthony Thomas
Photon tối và tầm quan trọng của nó
Vật chất thông thường, thứ tạo nên chúng ta và thế giới vật chất của chúng ta, ít phong phú hơn vật chất tối: có vật chất tối nhiều gấp 5 lần vật chất thông thường. Khám phá thêm về vật chất tối là một trong những thách thức lớn nhất mà các nhà vật lý trên thế giới phải đối mặt.
Photon tối là một hạt khu vực ẩn giả định, được đề xuất như một chất mang lực tương tự như photon điện từ nhưng có khả năng liên quan đến vật chất tối. Kiểm tra các lý thuyết hiện có về vật chất tối là một cách tiếp cận được thực hiện bởi các nhà khoa học như Giáo sư Thomas, cùng với các đồng nghiệp là Giáo sư Martin White, Tiến sĩ Shuangong Wang và Nicholas Hunt-Smith, thành viên của Trung tâm Xuất sắc của Hội đồng Nghiên cứu Úc (ARC). Nhóm vật lý hạt đang tìm kiếm thêm bằng chứng về chất khó nắm bắt nhưng rất quan trọng này.
Những hiểu biết sâu sắc từ sự va chạm của hạt
Giáo sư Thomas cho biết: “Trong nghiên cứu mới nhất của chúng tôi, chúng tôi đã nghiên cứu những tác động tiềm tàng mà một photon tối có thể gây ra đối với toàn bộ các kết quả thí nghiệm được tạo ra bởi quá trình tán xạ không đàn hồi sâu”.
Việc phân tích sản phẩm phụ của sự va chạm của các hạt được gia tốc đến năng lượng cực cao mang lại cho các nhà khoa học manh mối tốt về cấu trúc của thế giới hạ nguyên tử và các quy luật tự nhiên chi phối nó.
Trong vật lý hạt, tán xạ không đàn hồi sâu là tên được đặt cho một quá trình dùng để thăm dò phần bên trong của hadron (đặc biệt là các baryon, như proton và neutron), sử dụng electron, muon và neutrino.
Giáo sư Thomas cho biết: “Chúng tôi đã tận dụng khung phân tích toàn cầu Mô men góc (JAM) tiên tiến của Phòng thí nghiệm Jefferson, sửa đổi lý thuyết cơ bản để cho phép khả năng tồn tại của một photon tối”.
“Công trình của chúng tôi cho thấy rằng giả thuyết photon tối thích hợp hơn giả thuyết Mô hình Chuẩn ở mức 6,5 sigma, tạo thành bằng chứng cho việc phát hiện hạt.”
Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Adelaide và các đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm Jefferson ở Virginia, Hoa Kỳ, đã công bố phát hiện của mình trên tạp chí Tạp chí Vật lý năng lượng cao.
Tham khảo: “Phân tích QCD toàn cầu và các Photon tối” của N. T. Hunt-Smith và W. Melnitchouk và N. Sato, AW Thomas, XG Wang và MJ White thay mặt cho nhóm cộng tác Jefferson Lab Angular Momentum (JAM), ngày 15 tháng 9 năm 2023, Tạp chí Vật lý năng lượng cao.
doi: 10.1007/JHEP09(2023)096
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”