Các nhà khoa học biến Trái Đất thành 'máy dò', phát hiện hàng loạt tín hiệu kỳ lạ đang vây quanh
Giới khoa học vũ trụ đã biến Trái Đất thành máy dò khổng lồ, từ đó bắt được tín hiệu nghi vật chất tối.
Các nhà khoa học Nhật Bản vừa tận dụng môi trường điện từ của Trái Đất như một máy dò khổng lồ, qua đó phát hiện các tín hiệu bí ẩn nghi có nguồn gốc từ vật chất tối. Dù chiếm khoảng một phần tư tổng năng lượng vũ trụ, nhưng bản chất của vật chất tối vẫn là bí ẩn lớn chưa có lời giải.
Bắt được tín hiệu kỳ lạ xung quanh Trái Đất.
Hai ứng viên hàng đầu hiện nay là hạt axion siêu nhẹ và photon tối, với khối lượng nhẹ hơn electron từ 19-21 bậc độ lớn. Thay vì bị giới hạn bởi các nam châm nhỏ trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu từ Đại học Kyoto, Đại học Hiroshima và Đại học Nihon đã tận dụng khoang Trái Đất - tầng điện ly như một bộ cộng hưởng tự nhiên để khuếch đại sóng điện từ cần thăm dò.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển khung lý thuyết mới tích hợp độ dẫn điện của khí quyển, mở rộng dải tần số dự đoán lên tới 30 Hz và khuếch đại mạnh quanh mốc 8 Hz. Mô hình này dự đoán tín hiệu từ hạt axion sẽ biến thiên theo vị trí địa lý với cường độ mạnh nhất dự kiến tại khu vực Đông Nam Á, trong khi tín hiệu của photon tối sẽ phân bổ đồng đều trên toàn cầu.
Ứng dụng mô hình mới, các nhà khoa học đã rà soát dữ liệu đo đạc địa từ trong suốt 10 năm (2012-2022) từ Đài quan sát Eskdalemuir thuộc Cục Khảo sát Địa chất Anh. Sau khi loại bỏ các nguồn nhiễu nhân tạo, nhóm tập trung tìm kiếm các dấu vết tín hiệu ổn định trong dải tần hẹp mà các hạt vật chất tối giả thuyết có thể phát ra trong thời gian dài.
Hình minh họa vật chất tối trong vũ trụ.
Phương pháp này đã thiết lập giới hạn tương tác giữa hạt axion và ánh sáng chặt chẽ hơn gấp 100 lần so với các thử nghiệm mặt đất trước đây, đạt mức cạnh tranh với các quan sát tia X từ kính viễn vọng Chandra và NuSTAR. Đáng chú ý, quá trình tìm kiếm photon tối đã ghi nhận một số tín hiệu ứng viên tiềm năng nghi có nguồn gốc từ vật chất tối.
Dù nguồn gốc thực sự của các tín hiệu trên vẫn cần kiểm chứng thêm và bản chất vật chất tối chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn, thành công của nghiên cứu đã khẳng định giá trị của việc tận dụng môi trường điện từ Trái Đất làm công cụ đắc lực để săn tìm những dạng vật chất tối nhẹ nhất vũ trụ trong tương lai.