Lời giải nào cho sự mất tích bí ẩn của các hạt neutrino?

Một nhóm nghiên cứu vật lý quốc tế vừa khẳng định đã có đáp án cho bí ẩn kéo dài 30 năm qua: sự mất tích của các hạt neutrino(dạng hạt cơ bản cấu thành vật chất) phát ra từ Mặt trời. Không ai khác, chính các hạt neutrinođã “thay hình đổi dạng” trên đường đến Trái đất khiến các nhà khoa học mất dấu chúng!

Neutrino là một trong số các hạt cơ bản cấu thành vật chất. Chúng thường được gọi là “bóng ma” do đặc tính tương tác quá yếu ớt với các dạng khác của vật chất. Chúng chia thành 3 dạng: electron - neutrino, moun - neutrino và tau - neutrino. Các neutrinosinh ra từ các phản ứng hạt nhân trong lòng Mặt trời đều là dạng electron - neutrion.

Đẩu thập kỷ 70, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều thí nghiệm để xác định lượng neutrino đến Trái đất. Tuy nhiên, họ chỉ tìm thấy khoảng 1/3 số hạt neutrinoso với ước tính. Những hạt còn lại đi đâu? Có điều gì sai lẩm trong lý thuyết về Mặt trời, hay trong nhận thức của chúng ta về neutrino?

Sau nhiều năm nghiên cứu, đến nay các nhà khoa học đã có được lời giải rõ ràng: Chính electron - neutrino, trong quá trình “chu du” từ nhân Mặt trời tới Trái đất, đã chuyển hoá sang dạng moun - neutrino và tau - neutrinokhiến các nhà khoa học không phát hiện được. Thực tế, tổng lượng electron - neutrinođược sinh ra từ Mặt trời vẫn bằng với số lượng tính toán theo mô hình.

Máy dò neutrino khổng lồ Nghiên cứu được thực hiện bởi một máy dò neutrinokhổng lồ đặt ngẩm dưới lòng đất Canada Đài nghiên cứu Neutrino Sudbury(SNO). Tổ hợp này nằm sâu tới 2 km trong một mỏ niken gẩn Sudbury, Ontario, gồm một quả cẩu tròn chứa 1.000 tấn nước nặng, bên ngoài là các máy dò. Nhiệm vụ duy nhất của nó là phát hiện các dạng tương tác của neutrino.

Trong phân tử nước nặng, nguyên tử hydrođược thay thế bằng đồng vị nặng deuterium. Khi một nguyên tử deuteriumbị một electron - neutrinobắn phá, nó sẽ tách thành một proton và một neutron. Nhờ vậy các máy dò đếm được số hạt này. Hai dạng còn lại của neutrino không thể bẻ gãy nguyên tử deuterium.

So sánh số hạt đếm được với một kết quả khác do máy dò ở Nhật Bản thực hiện, số lượng các neutrinođếm được ở Nhật Bản nhiều hơn, với đủ cả 3 loại. Điều đó chứng tỏ trong hành trình bay đến Trái đất, electron neutrion đã chuyển hoá thành moun - neutrion và tau neutrion. Các nhà khoahọc cũng cho rằng, dù có số lượng rất lớn, nhưng tổng khối lượng của các neutrinolại rất nhỏ, do vậy, chúng hẩu như không thể ngăn chặn quá trình nở rộng của vũ trụ.