5. Cấu trúc của khóa luận
2.2. Đặc điểm, cấu tạo của vật chất tối, năng lượng tối
Hình 2.3. Hình dung về tỉ lệ thành phần vũ trụ: năng lượng tối 73%, vật chất tối 23%, khí Hidro, Heli tự do, các sao, neutrino, thành phần chất rắn và các phần còn lại 4%.
Trong những năm 1970 và 1980 các quan sát thực nghiệm cho thấy rằng không có đủ "vật chất khả kiến" (vật chất quan sát được) để làm nên vật chất trong các thiên hà và giữa các thiên hà để giữ chúng quay bằng lực hấp dẫn. Điều này dẫn đến ý tưởng cho rằng 90% vật chất trong vũ trụ là vật chất ngoại lai không phát ra bước sóng điện từ, không được tạo thành từ các hạt baryon gọi là vật chất
tối. Nếu không có giả thuyết về vật chất tối thì không giải thích được tại sao vũ trụ
lại quá phẳng và có quá ít deuterium đến thế. Lúc đầu, vật chất tối còn gây tranh cãi nhưng bây giờ nó được chấp nhận rộng rãi và được coi như một phần của mô hình chuẩn Vũ trụ học nhờ vào các quan sát về tính dị hướng của bức xạ phông vũ trụ, phân bố vận tốc của các đám thiên hà, phân bố cấu trúc trên vĩ mô của vũ trụ, nghiên cứu về thấu kính hấp dẫn, các phép đo tia X về đám thiên hà...
Vào tháng 6/2006, Italy đã phóng vệ tinh Pamela lên vũ trụ để nghiên cứu vật chất tối. Vệ tinh mang theo nhiều thiết bị có khả năng phát hiện các hạt vật
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 35 chất không nhìn thấy. Và có một thiết bị đã phát hiện khá nhiều hạt positron (có các thuộc tính giống hệt electron nhưng mang điện tích dương) trong một khoảng không gian có mức năng lượng lớn. Positron là hạt đối kháng (phản hạt) của electron. Khi hai hạt này gặp nhau, chúng sẽ biến mất và giải phóng năng lượng.
Piergiorgio Picozza, một giáo sư của Đại học Rome Tor Vergata (Italy), phát biểu: “Lẽ ra tỷ lệ positron với electron phải giảm xuống khi mức năng lượng tăng, nhưng thiết bị của chúng tôi lại phát hiện tỉ lệ đó tăng lên cùng với mức năng lượng. Thật kì lạ.”
Positron là phản hạt đầu tiên được phát hiện trong thế giới các hạt vi mô. Trong chân không, positron tồn tại rất lâu với thời gian sống cỡ 4,3×1023 năm, tuy nhiên, trong môi trường, nó lại có thời gian sống khá ngắn do bị hủy gần như tức thời khi gặp electron. Với những kiến thức về positron và electron, các nhà khoa học có thể tính toán được tỉ lệ giữa hai hạt ở một mức năng lượng nhất định.
Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng những hạt positron dư thừa đó có thể tới từ các ẩn tinh (ngôi sao chết siêu đặc, quay nhanh và giải phóng nhiều năng lượng vào không gian xung quanh). Chúng ta không nhìn thấy ẩn tinh bằng mắt thường mà chỉ phát hiện được chúng qua tín hiệu radio.
Giáo sư Picozza thừa nhận ẩn tinh có thể là một hướng giải thích, nhưng ông nhấn mạnh rằng nhiều chuyên gia hàng đầu thế giới vẫn nghiêng về giả thiết mà theo đó, các hạt positron mà vệ tinh Pamela phát hiện tới từ vật chất tối. Ông lý luận rằng nếu cỗ máy Large Hadron Collider ở Thụy Sỹ có thể tạo ra các phản hạt thì điều đó có nghĩa ẩn tinh không phải là nguồn cung cấp positron duy nhất. Ông khẳng định: “Khi đó chúng tôi có thể khẳng định chúng tôi đã tìm ra vật chất tối”.
SVTH: Nguyễn Thị Minh Đạt – Lớp 09SVL 36