Các nhà khoa học đã giải quyết được một vấn đề lớn với mô hình chuẩn hiện tại của vũ trụ học được xác định bằng cách kết hợp các kết quả từ các tàu không gian Planck và các phép đo với sự có mặt của thấu kính hấp dẫn để suy ra khối lượng của các hạt hạ nguyên tử ma quái gọi là neutrino.
Nhóm nghiên cứu, từ trường Đại học Manchester và Nottingham, sử dụng quan sát về Big Bang và độ cong của không-thời gian để đo chính xác khối lượng của các hạt cơ bản này lần đầu tiên.
Các quan sát gần đây của tàu vũ trụ Planck bức xạ vi ba nền vũ trụ (CMB) - ánh sáng mờ nhạt của Big Bang – chỉ ra sự khác nhau giữa các kết quả thu được từ vũ trụ và những dự đoán từ các loại quan sát khác.
CMB là ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ, và việc nghiên cứu nó đã cho phép các nhà khoa học đo chính xác thông số vũ trụ, chẳng hạn như số lượng của vật chất trong vũ trụ và tuổi của nó. Nhưng một sự mâu thuẫn phát sinh khi cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ, chẳng hạn như sự phân bố của các thiên hà, được quan sát.
Giáo sư Richard Battye, từ Trường Vật lý và Thiên văn học thuộc đại học Manchester, cho biết: "Chúng tôi quan sát được ít cụm thiên hà hơn chúng tôi mong đợi từ các kết quả của Planck và có một tín hiệu yếu đến từ thấu kính hấp dẫn của các thiên hà so với CMB đưa ra."
"Có một cách có thể giải quyết sự khác biệt này là cho neutrino có khối lượng. Tác dụng của các hạt neutrino nặng sẽ ngăn chặn sự phát triển của các cấu trúc dày đặc dẫn đến sự hình thành của các cụm thiên hà."
Neutrino tương tác rất yếu với vật chất và như vậy sẽ vô cùng khó khăn để nghiên cứu. Chúng đã được cho là không có khối lượng nhưng các thí nghiệm vật lí hạt đã chỉ ra rằng các hạt neutrino thực sự có khối lượng và có một số loại khác nhau, được gọi (một cách ví von) là "mùi" trong vật lí hạt (có các mùi là: electronneutrino, muonneutrino và tauneutrino). Tổng khối lượng của các loại neutrino khác nhau trước đây đã được đề nghị nằm trên 0,06 eV (ít hơn nhiều so với một phần tỷ khối lượng của proton).
Trong bài báo này, Giáo sư Battye và đồng tác giả Tiến sĩ Adam Moss, từ Đại học Nottingham, đã kết hợp các dữ liệu từ Planck với các quan sát thấu kính hấp dẫn mà hình ảnh của các thiên hà đang bị biến dạng bởi độ cong của không-thời gian. Họ kết luận rằng sự khác biệt hiện nay có thể được giải quyết nếu hạt neutrino nặng được đưa vào mô hình chuẩn của vũ trụ học. Họ ước tính rằng tổng khối lượng của các hạt neutrino là 0.320 + / - 0,081 eV (giả sử các neutrino hoạt động với ba mùi).
Tiến sĩ Moss nói: "Nếu kết quả này được xác nhận bởi các phân tích khác nữa, nó không chỉ bổ sung thêm đáng kể vào sự hiểu biết của chúng ta về thế giới hạ nguyên tử được nghiên cứu bởi các nhà vật lý hạt, mà nó còn sẽ là một phần mở rộng quan trọng đối với mô hình chuẩn của vũ trụ học đã được phát triển trong suốt thập kỷ qua. "
Gia Linh (VACA)
Theo Sciencedaily
