Phóng vệ tinh tìm vật chất tối trong vũ trụ

Tại Đại học Southampton ở Anh, các nhà vật lý đang thử nghiệm một thiết bị liên quan đến việc nâng các tấm than chì trong điều kiện vi trọng lực để tìm kiếm những dị thường nhỏ có thể chỉ ra bản chất của loại vật chất khó nắm bắt này.

Nhà vật lý Tim Fuchs của Đại học Southampton cho biết: "Vật chất tối vẫn là một trong những câu hỏi cơ bản mà các nhà khoa học vẫn đang cố gắng trả lời - nó quyết định cấu trúc của Vũ trụ của chúng ta nhưng vẫn chưa thể phát hiện được. Có rất nhiều lý thuyết định nghĩa vật chất tối có thể là gì nhưng chưa có thí nghiệm nào trên Trái đất từng tiến gần đến việc phát hiện ra nó".

Khi chúng ta nhìn ra Vũ trụ rộng lớn hơn, có một sự khác biệt lớn giữa số lượng vật chất bình thường mà chúng ta có thể nhìn thấy và số lượng trọng lực. Nói một cách đơn giản, có quá nhiều lực hấp dẫn so với vật chất bình thường hoặc vật chất baryon, thứ tạo nên tất cả các ngôi sao, hành tinh và bụi.

Chúng ta có thể biết điều này bằng cách xem xét những thứ như sự quay của các phần bên ngoài của thiên hà, cao hơn nhiều so với mức cần thiết dựa trên khối lượng của chúng, hoặc cách không gian-thời gian cong vênh và bị uốn cong xung quanh các khối lượng lớn. Dựa trên các phép đo của những hiện tượng này, chúng ta có thể biết rằng vật chất tối lớn hơn vật chất bình thường theo tỷ lệ khoảng 6/1.

Nhưng chúng ta không biết vật chất tối là gì. Chúng ta không thể phát hiện ra nó trực tiếp. Nó không phát ra bất kỳ ánh sáng nào hoặc tương tác với Vũ trụ mà chúng ta có thể biết, ngoài tác động từ lực hấp dẫn của nó. Chúng ta có thể không bao giờ biết nó là gì, nhưng các nhà khoa học sẽ không buông xuôi mà tìm mọi cách có thể để tìm ra nó.

Vệ tinh Jovian-1 có thể tìm ra vật chất tối

Đây chính là lúc công trình của Fuchs và nhóm của ông phát huy tác dụng. Trên một vệ tinh có tên là Jovian-1 được phóng khỏi Trái đất, họ thiết lập một thí nghiệm. Theo kế hoạch, Jovian-1 sẽ quay quanh Trái đất trong hai năm để phục vụ thí nghiệm

Fuchs giải thích: "Thí nghiệm của chúng tôi không giống bất kỳ thí nghiệm nào trước đây: chúng tôi sẽ làm bay graphite giữa các nam châm, trong điều kiện không trọng lực, cực kỳ nhạy cảm với các lực nhỏ. Nếu có mật độ vật chất tối đủ cao, một 'cơn gió tối’ sẽ nhẹ nhàng đẩy các hạt bay của chúng tôi với một lượng mà chúng tôi có thể đo được - phát hiện ra nó lần đầu tiên".

Jovian-1 sẽ có kích thước bằng một hộp đựng giày, mang theo một số thí nghiệm do các sinh viên tại Đại học Southampton, Đại học Portsmouth và Đại học Surrey thiết kế. Nhóm nghiên cứu có kế hoạch phóng vệ tinh vào đầu năm 2026, vì vậy chúng ta có thể phải đợi một thời gian để xem kết quả. Nhưng khi những kết quả xuất hiện, chúng có thể cho chúng ta biết nhiều hơn về vật chất tối, cho dù có phát hiện ra hay không.

Fuchs nói: "Có những lý thuyết cho rằng tỷ lệ tương tác (với vật chất thông thường) của vật chất tối thực sự có thể cao đến mức nó không thể xuyên qua bầu khí quyển của chúng ta hoặc những ngọn núi phía trên cơ sở ngầm đặt các máy dò. Điều này có thể giải thích tại sao nhiều thí nghiệm quy mô trên Trái đất được thiết kế để phát hiện vật chất tối nhưng không phát hiện được bất kỳ tín hiệu đáng tin cậy nào".

Điều đó không có nghĩa là không tồn tại vật chất tối mà do chúng ta chưa biết cách "dò đúng kênh". Fuchs chia sẻ thêm: "Nhiệm vụ của chúng tôi là nhiệm vụ tìm vật chất tối đầu tiên sử dụng công nghệ bay lơ lửng này trong không gian. Chúng tôi hy vọng nó sẽ đóng vai trò là bằng chứng về nguyên tắc rằng chúng ta có thể phát hiện vật chất tối trên Trái đất".

Anh Tú