Nghiên cứu mới gợi ý rằng một "thế giới gương" không thể nhìn thấy chứa đầy các hạt chỉ tương tác với thế giới của chúng ta thông qua hấp dẫn có thể là chìa khóa để giải đáp một câu hỏi lớn trong vũ trụ học ngày nay: vấn đề với hằng số Hubble.
Hằng số Hubble chính là tốc độ giãn nở của vũ trụ ngày nay. Các dự đoán về hằng số này từ mô hình chuẩn của vũ trụ học cho thấy vũ trụ giãn nở chậm hơn khá nhiều so với tốc độ mà các nhà khoa học thu được nhờ những phéo đo chính xác nhất về vùng vũ trụ lân cận của chúng ta. Sự khác biệt này mà điều mà nhiều nhà vũ trụ học cố gắng giải quyết bằng cách hiệu chỉnh mô hình chuẩn của vũ trụ học hiện tại. Thách thức của việc này nằm ở chỗ việc hiệu chỉnh không được phá vỡ sự thống nhất giữa mô hình chuẩn và nhiều hiện tượng vũ trụ học khác đã được biết tới, chẳng hạn như nền vi sóng vũ trụ (CMB). Một nghiên cứu để tìm cách giải quyết vấn đề này đã được thực hiện với các nhà nghiên cứu gồm Francis-Yan Cyr-Racine - giáo sư khoa Vật lý và Thiên văn học của Đại học New Mexico, Fei Ge và Lloyd Knox ở Đại học California, Davis.
Theo NASA, vũ trụ học là lĩnh vực nghiên cứu khoa học về những đặc tính trên qui mô lớn của toàn bộ vũ trụ. Các nhà vũ trụ học nghiên cứu những đối tượng như vật chất tối và năng lượng tối, hay là liệu chỉ có một vũ trụ hay nhiều vũ trụ cùng tồn tại (thường gọi là đa vũ trụ). Vũ trụ học khám phá toàn bộ vũ trụ từ khi ra đời tới khi chết đi, và cho thấy đầy bí ẩn và sự hấp dẫn ở mọi ngã rẽ của nó.
Giờ đây, Cyr-Racine, Ge và Knox đã phát hiện ra một tính chất toán học mà trước đây chưa được chú ý tới của các mô hình vũ trụ học mà về theo đó thì về nguyên tắc nó có thể cho phép vũ trụ có tốc độ giãn nở nhanh hơn mà không vi phạm những dự đoán đã được kiểm tra chính xác của mô hình chuẩn. Họ phát hiện ra tỷ lệ đồng đều của tốc độ rơi tự do bởi hấp dẫn và tốc độ tán xạ photon-electron khiến các quan sát vũ trụ học không thứ nguyên gần như bất biến.
"Về cơ bản, chúng tôi chỉ ra rằng nhiều quan sát chúng ta thực hiện trong vũ trụ học có đối xứng cố hữu khi thay đổi qui mô của toàn bộ vũ trụ. Điều đó có thể mang lại một cách để hiểu xem tại sao có sự khác biệt giữa các phép đo về tốc độ giãn nở của vũ trụ."
Nghiên cứu có tên "Đối xứng của Quan sát Vũ trụ học, một Vùng tối của thế giới gương, và hằng số Hubble" đã được công bố mới đây trên Physical Review Letter.
Kết quả này mở ra một hướng tiếp cận mới để đối chiếu nền vi sóng vũ trụ và các quan sát cấu trúc qui mô lớn với những giá trị cao của hằng số Hubble. Các nhà nghiên cứu đưa ra một kết luận cực kỳ thú vị là: Rất có thể tồn tại một vũ trụ gương rất giống với vũ trụ của chúng ta nhưng hoàn toàn vô hình mà chỉ tương tác với chúng ta thông qua hấp dẫn. Vùng tối của thế giới gương đó sẽ cho phép thay đổi tốc độ rơi tự do trong khi vẫn giữ nguyên mật độ photon đã đo được ngày nay.
Theo Cyr-Racine, mô hình với sự tồn tại của thế giới gương đã được đưa ra lần đầu từ những năm 1990 nhưng chưa thu hút được sự chú ý như một giải pháp cho bài toán về hằng số Hubble. Mặc dù vậy, và dù tất cả nghe có vẻ điên rồi, nghiên cứu này đã chỉ ra rằng nó có thể là giải pháp cho nhiều vấn đề vũ trụ học và vật lý hạt.
Ngoài việc tìm kiếm các thành phần còn thiếu trong mô hình vũ trụ học hiện tại của chúng ta, các nhà nghiên cứu cũng đang tự hỏi liệu sự chênh lệch hằng số Hubble này có phải là do sai số của phép đo hay không. Mặc dù điều đó là có thể xảy ra, nhưng điểm quan trọng cần lưu ý ở đây là sai khác này ngày càng cõ rệt hơn trong những dữ liệu chất lượng cao đã được phân tích, cho thấy rằng có lẽ các phép đo không hề sai.
Cyr-Racine cho biết: "Đó (sai số) là con số mấu chốt khiến điều này thực sự là vấn đề lớn, bởi bạn đang có hai phép đo về cùng một thứ, mà nếu bạn muôn có một bức tranh nhất quán về vũ trụ thì chúng phải hoàn toàn nhất quán với nhau. Thế nhưng chúng lại khác nhau một lượng rất đáng kể."
Bryan
Theo Science Daily
