Phát hiện hạt phản vật chất nặng nhất từ trước đến nay

Máy dò ALICE được chụp trong quá trình nâng cấp LHC năm 2019. Ảnh: Robert Lea/CERN.

Các nhà khoa học vừa có một khám phá quan trọng về phản vật chất, một dạng vật chất bí ẩn đối nghịch với vật chất mà chúng ta biết. Họ đã tìm thấy bằng chứng về hạt phản vật chất nặng nhất từng được ghi nhận, sử dụng cỗ máy gia tốc hạt mạnh nhất thế giới.

Khám phá này được các nghiên cứu tại Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) thực hiện tại Máy Gia Tốc Hạt Lớn (LHC), một cỗ máy khổng lồ nằm dưới lòng đất ở châu Âu.

Các nhà khoa học tại đây đang cố gắng tái tạo những điều kiện giống như ngay sau Vụ Big Bang, sự kiện được cho là khởi đầu của vũ trụ. Hạt phản vật chất được phát hiện là hạt đối của một hạt vật chất nặng có tên “hyperhelium-4”, đã được phát hiện tại máy dò ALICE của LHC.

Hình minh họa các hạt phản vật chất đi vào máy dò ALICE tại Máy Gia Tốc Hạt Lớn (LHC). Ảnh: ORIGINS Cluster/S. Kwauka.

Phát hiện này có thể giúp các nhà khoa học làm sáng tỏ bí ẩn về lí do vật chất thông thường chiếm ưu thế trong vũ trụ, mặc dù theo lý thuyết, vật chất và phản vật chất đã được tạo ra với số lượng bằng nhau vào thời điểm sơ khai của vũ trụ.

Hiện tượng mất cân bằng này được gọi là "bất đối xứng vật chất-phản vật chất". Vật chất và phản vật chất vốn là hai khái niệm đối lập, khi chúng gặp nhau, chúng sẽ tự hủy diệt và biến thành năng lượng.

Nếu như vũ trụ ban đầu có lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau, vũ trụ sẽ không tồn tại như ngày nay. Do đó, việc vật chất chiếm ưu thế là một bí ẩn lớn.

LHC không còn xa lạ với những khám phá làm thay đổi hiểu biết về vũ trụ sơ khai. Máy gia tốc này trước đó đã phát hiện ra hạt “Higgs boson”, yếu tố chịu trách nhiệm cung cấp khối lượng cho các hạt khác vào thời điểm ban đầu của vũ trụ.

Tại LHC, các nhà khoa học cho các hạt va chạm với nhau ở tốc độ cực cao, tạo ra những điều kiện tương tự như thời điểm ngay sau Vụ nổ lớn (Big bang). Từ những vụ va chạm này, các nhà khoa học đã tìm thấy một loại hạt đặc biệt gọi là "siêu hạt nhân" và cả "bản sao" phản vật chất của chúng.

Mặc dù nguyên nhân dẫn đến sự mất cân bằng giữa vật chất và phản vật chất trong vũ trụ vẫn còn là một bí ẩn, việc tìm thấy hạt phản vật chất nặng nhất này là một bước tiến quan trọng, cung cấp thêm dữ liệu và manh mối để các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu và giải đáp bí ẩn này.