Sự sống mà chúng ta biết tới được tạo nên từ các nguyên tố cacbon và oxi. Gần đây, một nhóm các nhà vạt lý, gồm có một người từ Đại học bang North Carolina, đang nghiên cứu các điều kiện cần đủ để hình thành hai nguyên tố này trong vũ trụ. Họ đã tìm ra rằng khi hỗ trợ sự sống, mọi thứ trong vũ trụ đều diễn ra cực kì chính xác và tỉ mỉ.
Cả cacbon và oxi đều được tạo thành khi heli cháy bên trong các ngôi sao đỏ khổng lồ. Cacbon-12, một nguyên tố quan trọng tạo nên tất cả chúng ta, chỉ có thể tạo thành khi ba hạt alpha, hay hạt nhân heli-4 kết hợp trong một cách rất riêng biệt. Chìa khóa của sự kết hợp này là một trạng thái kích thích của cacbon-12 được gọi là trạng thái Hoyle, và cần một mức năng lượng nhất định – 379 keV (hay khoảng 379,000 electron vôn) trên năng lượng của ba hạt alpha. Oxi được tạo thành bởi sự kết hợp của một hạt alpha nữa và cacbon.
Nhà vật lý của bang NC Dean Lee và đồng nghiệp người Đức Evgeny Epelbaum, Hermann Krebs, Timo Laehde và Ulf-G. Meissner đã xác nhận sự tồn tại và cấu trúc của trạng thái Hoyle với một thang số giúp các nhà khoa học mô phỏng cách proton và neutron tương tác. Các proton và neutron được tạo thành từ các hạt cơ bản gọi là quark. Hạt quark khối lượng thấp là một trong những tham số cơ bản của tự nhiên, và khối lượng này ảnh hưởng tới năng lượng của hạt.
Trong các tính toán mới được thực hiện tại Trung tâm Siêu máy tính Juelich, các nhà vật lý đã tìm ra rằng chỉ một biến thiên nhỏ trong khối lượng hạt quark nhẹ sẽ thay đổi năng lượng của trạng thái Hoyle, và điều này sẽ ảnh hưởng sự tạo thành cacbon và oxi tới mức sự sống như chúng ta biết sẽ không tồn tại.
“Trạng thái Hoyle của cacbon là tối quan trọng,” Lee nói. “Nếu năng lượng của trạng thái Hoyle là 479 eV hay hơn trên ba hạt alpha, lượng cacbon được tạo ra sẽ không đủ để hỗ trợ sự sống dựa trên cacbon.”
“Với oxi cũng tương tự,” ông phát biểu thêm. “Nếu năng lượng trạng thái Hoyle cách ba hạt alpha khoảng 279 eV, sẽ có rất nhiều cacbon. Nhưng các ngôi sao sẽ đốt cháy heli thành cacbon sớm hơn rất nhiều trong chu kì sống của chúng. Vì vậy, các ngôi sao sẽ không đủ nóng để tạo thành đủ lượng oxi cần cho sự sống. Trong các mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi thấy rằng chỉ một thay đổi 2% - 3% khối lượng hạt quark nhẹ cũng sẽ gây ra sự thừa cacbon hoặc oxi trong vũ trụ.”
Khám phá này đã được in trong tờ Physical Review Letters.
Công trình nghiên cứu được tài trợ bởi Bộ Năng lượng Mỹ, Quỹ nghiên cứu Đức, Hiệp hội nghiên cứu Helmholtz và Bộ giáo dục và nghiên cứu liên bang Đức, Dự án European Union HadronPhysics3 và Hội đồng nghiên cứu châu Âu.
Quỳnh Chi (VACA)
Theo Science Daily
