Những kỳ dị như ở trung tâm của các lỗ đen là những nơi có độ đậm đặc vô hạn, thường được coi là nơi mà vật lý "sụp đổ". Tuy nhiên, điều không hề có nghĩa là "bất cứ thứ gì" có thể xảy ra, và các nhà vật lý quan tâm xem những định luật nào có thể sụp đổ, và bằng cách nào.
Giờ đây, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Hoàng gia London cùng Viện Cockcroft và Đại học Lancaster đã đề suất ra một cách mà các kỳ dị có thể vi phạm định luật bảo toàn điện tích. Lý thuyết của họ đã được công bố trên Annalen der Physik.
Đồng tác giả của nghiên cứu là Giáo sư Martin McCall ở khoa Vật lý của đại học Hoàng gia cho biết: "Vật lý sụp đổ ở điểm kỳ dị là một trong những phát biểu nổi tiếng nhất trong vật lý đại chúng. Nhưng để cho thấy việc đó diễn ra thế nào, chúng tôi nhắm tới một trong những định luật vật lý được yêu thích nhất: sự bảo toàn điện tích."
Định luật bảo toàn điện tích cho biết rằng ở những thang nhỏ nhất, khi các hạt khác nhau được tạo tành hoặc tiêu hủy trong các thí nghiệm - chẳng hạn như ở máy gia tốc LHC, luôn có cùng số hạt mang điện tích âm và điện tích dương được tạo ra hoặc hủy đi, một cách tương ứng.
Với việc hiệu chỉnh lại các phương trình của vật lý cổ điển để bao gồm vào đó các axion - loại hạt giả định rằng tạo nên vật chất tối, nhóm nghiên cứu đã có thể cho thấy rằng những kỳ dị tạm thời - chẳng hạn như của các lỗ đen được sinh ra rồi sau đó bay hơi - có thể phá hủy điện tích khi chúng đi tới giai đoạn cuối đời của mình.
Axion là những hạt giả thuyết có thể được dùng để giải thích sự có mặt của vật chất tối - loại vật chất ẩn chiếm 85% khối lượng vật chất của vũ trụ. Những tính chất được dự đoán của chúng có thể tạo thành một trường có tương tương tác với một loại trường mà các nhà vật lý đã biết tới trong nhiều thế kỷ qua, đó là trường điện từ - như được mô tả trong các phương trình của Maxwell.
Sử dụng hình học vi phân trong toán học, nhóm nghiên cứu tìm ra cách để tạo ra hoặc phá hủy điện tích, tức là vi phạm sự bảo toàn điện tích của vũ trụ.
Đồng tác giả Jonathan Gratus nói: "Bạn có thể tưởng tượng việc tạo ra một quả bom axion giữ điện tích trong nó bằng cách kết hợp axion với từ trường; và rồi thả nó vào một lỗ đen đang bay hơi. Khi vật này đi vào và biến mất ở kỳ dị, nó mang theo điện tích. Sự kết hợp giữa kỳ dị tạm thời và trường axion mới được đề xuất này là yếu tố tiên quyết cho thành công của việc này."
Theo đồng tác giả Paul Kinsler ở khoa Vật lý của Đại học Hoàng gia, việc này "cũng có những ý nghĩa triết học. Mặc dù mọi người thường thích nói rằng vật lý "bị sụp đổ", chúng tôi cho thấy rằng dù những hiện tượng kỳ lạ có thể xảy ra, nhưng những gì thực sự diễn ra vẫn được giới hạn bởi những định luật vật lý vẫn hoạt động chính xác quanh điểm kỳ dị."
Nhóm nghiên cứu cho biết hiện tượng axion này chỉ có thể xảy ra ở những điều kiện khắc nghiệt mà hiện tại không thể tạo ra trong phòng thí nghiệm, nhưng những tiến bộ trong tương lai của trường laser cường độ cao có thể cho phép lý thuyết này được kiếm chứng trên Trái Đất.
Bryan
Theo Science Daily
Đọc thêm các bài
