Các nhà nghiên cứu vật lý thiên văn quốc tế vừa tìm thấy câu trả lời thực tiễn cho một trong những lý thuyết quan trọng nhất thuộc lĩnh vực vật lý hạt.
Cụ thể theo báo cáo từ NBC News, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Hạt nhân Quốc gia Ý đã lần đầu tiên phát hiện ra sự tồn tại của các hạt neutrino có nguồn gốc từ phản ứng tổng hợp sao. Nhóm nghiên cứu đã xác định được rằng các hạt sơ cấp cực khó nắm bắt này có thể được tạo ra từ quá trình phản ứng tổng hợp cacbon-nitơ-oxy (CNO) ở tâm Mặt trời.
Trên thực tế, lý thuyết về hiện tượng trên đã được nêu ra lần đầu tiên vào năm 1938, nhưng vẫn chưa được xác minh cho đến nay mặc dù các nhà khoa học đã phát hiện ra hạt neutrino vào năm 1956. Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học Ý đã quan sát thấy các hạt neutrino được tạo ra từ chu trình CNO đi từ Mặt Trời đến máy dò Borexino tại Phòng thí nghiệm Nazatorali del Gran Sasso nằm sâu bên trong một ngọn núi ở Italy. Thiết bị bao gồm một bể chứa cao 18m chứa 280 tấn chất lỏng nhạy sáng - có khả năng phát sáng khi các electron trong nó tương tác với hạt neutrino CNO.
Bên trong máy dò Borexino.
Đây là một phát hiện ngạc nhiên, bởi về cơ bản, phản ứng tổng hợp CNO thường chỉ xảy ra phổ biến ở các ngôi sao có kích thước siêu lớn và siêu nóng. Một thiên thể nhỏ như Mặt trời chỉ tạo ra khoảng 1% năng lượng của nó thông qua quá trình tổng hợp CNO. Trong khi 99% còn lại được tạo thành từ chuỗi phản ứng tổng hợp proton-proton, diễn ra khi các proton hợp nhất để biến đổi hydro thành helium. Cả hai loại phản ứng tổng hợp hạt nhân trên đều xảy ra trong lõi Mặt Trời. Thực tế này không chỉ cho thấy CNO là động lực thúc đẩy các hoạt động của các ngôi sao cỡ lớn, mà là còn cả vũ trụ nói chung.
Neutrino là một loại hạt sơ cấp có khối lượng nhỏ hơn rất nhiều so với khối lượng của các hạt cơ bản khác từng được biết đến, đến mức từng được cho là không có khối lượng. Neutrino được mệnh danh là các "hạt ma quái" vì khối lượng quá nhỏ và có thể đi xuyên qua vật chất thông thường mà không để lại bất kỳ dấu vết nào về sự hiện diện của chúng.
Từ nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học quốc tế luôn trăn trở với những bí ẩn che giấu bản chất của hạt neutrino. Mặc dù trên thực tế, đây là loại hạt tồn tại phổ biến nhất trong vũ trụ chỉ sau hạt ánh sáng (photon). Trái đất thường xuyên hứng chịu những “đợt sóng” neutrino từ không gian. Loại hạt này di chuyển trong vũ trụ với tốc độ gần bằng ánh sáng và hiếm khi tương tác với vật chất.
Với việc quan sát được sự hiện diện của neutrino từ phản ứng tổng hợp CNO trong lõi Mặt trời, các nhà khoa học có thể tính toán chi tiết phần trăm các thành phần cấu thành Mặt Trời, bao gồm các nguyên tố nặng hơn hydro như carbon, nitơ và oxy. Bên cạnh đó, các phát hiện về neutrino còn có thể giúp giải thích một số câu hỏi quan trọng về vật chất tối, nơi loại hạt cơ bản này có thể đóng một vai trò quan trọng. Tóm lại, việc làm sáng tỏ những bí ẩn chưa được biết đến về hạt neutrino có thể giúp trả lời những câu hỏi cơ bản nhất trong lĩnh vực vật lý hạt, làm thay đổi sự hiểu biết của loài người về lịch sử, cấu trúc và số phận tương lai của vũ trụ.