Phát hiện một kỷ nguyên chưa từng biết của vũ trụ

Nhóm nghiên cứu Nhật Bản - Đức dẫn đầu bởi nhà vật lý học Muneto Nitta từ Đại học Hiroshima và Đại học Keio (Nhật Bản) đã chỉ ra rằng đã có một thời kỳ vũ trụ của chúng ta ngập đầy những nút thắt, tạm gọi là "kỷ nguyên nút thắt".

Vũ trụ có thể đã bước vào kỷ nguyên nút thắt" ngay khi vừa ra đời - Ảnh: ĐẠI HỌC HIROSHIMA

Theo Sci-News, nút thắt được định nghĩa về mặt toán học là những đường cong khép kín nằm trong không gian ba chiều, không chỉ xuất hiện khi bạn thắt một sợi dây, một chiếc cà vạt mà còn xuất hiện trong nhiều lĩnh vực khoa học ngày nay.

Nút thắt vũ trụ được đề cập trong nghiên cứu mới là những trường năng lượng rối rắm hình thành từ các "sợi vũ trụ" - những dây năng lượng dài trong vũ trụ sơ khai - và có cấu trúc cực kỳ ổn định.

Hành vi của các nút thắt này giống vật chất, chiếm ưu thế năng lượng trong một thời gian ngắn khi vũ trụ mới hình thành, để rồi tự tan rã thông qua hiệu ứng đường hầm lượng tử và tạo ra một lượng lớn hạt gọi là neutrino tay phải nặng.

Những neutrino nặng này sau đó phân rã tiếp, tạo ra sự chênh lệch vật chất rất nhỏ phá vỡ thế cân bằng của vật chất và phản vật chất hậu Big Bang, giúp định hình vũ trụ và tạo điều kiện cho mọi thứ phát triển như ngày nay.

Với sự tồn tại đó, các nút thắt vũ trụ này đã giúp phá giải một câu đố lớn: Sự kiện Vụ nổ Big Bang khai sinh vũ trụ vốn được cho là đã sinh ra lượng vật chất và phản vật chất cân bằng nhau.

Theo lý thuyết, vật chất và phản vật chất này sẽ tự hủy diệt lẫn nhau cho đến khi không còn gì. Vì vậy, những hạt neutrino từ các nút thắt - vốn tiếp tục phân rã và tạo ra chênh lệch vật chất - đã giúp vật chất thắng thế, nhờ đó vũ trụ mới tồn tại lâu dài.

Khi các nút thắt sụp đổ, chúng làm vũ trụ nóng lên trở lại đến một nhiệt độ then chốt. Sự kiện này nếu thực sự đã xảy ra sẽ để lại một "dấu ấn" thể hiện qua sự thay đổi tần số của sóng hấp dẫn.

Vì vậy, bước tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ chờ đợi các đài quan sát sóng hấp dẫn thế hệ mới "tham chiến" - ví dụ như LISA, Cosmic Explorer và DECIGO mà châu Âu, Mỹ và Nhật Bản đang xây dựng - để xác minh giả thuyết thú vị về "kỷ nguyên nút thắt".

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Physical Review Letters.

Anh Thư