Phát hiện hạt chưa từng biết đến ngay trên mặt bếp

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một loại hạt mới có từ tính với hạt boson Higgs. Trong khi việc phát hiện ra boson Higgs đòi hỏi sức mạnh gia tốc hạt khủng khiếp của Máy va chạm Hadron Lớn (LHC), thì hạt chưa từng thấy này - được gọi là boson Higgs có trục - được tìm thấy bằng một thí nghiệm có thể đặt vừa trên một mặt bếp nhỏ.

Hạt boson Higgs có trục - chịu trách nhiệm cấp cho các hạt khác khối lượng của chúng - có thể là một ứng cử viên cho vật chất tối, chiếm 85% tổng khối lượng của vũ trụ nhưng chỉ bộc lộ ra ngoài thông qua lực hấp dẫn.

Các nhà vật lý học đã phát hiện ra một loại hạt chưa từng thấy bao giờ, ngay trên mặt bếp.

Kenneth Burch, giáo sư vật lý tại Đại học Boston và là trưởng nhóm nghiên cứu của nhóm thực hiện phát hiện này, cho biết: "Khi sinh viên của tôi cho tôi xem dữ liệu, tôi nghĩ rằng không phải ngày nào bạn cũng tìm thấy một hạt mới ngay trên mặt bàn của mình".

Boson Higgs dọc trục khác với boson Higgs, được phát hiện lần đầu tiên bởi máy dò ATLAS và CMS tại LHC một thập kỷ trước vào năm 2012, bởi vì nó có mômen từ, cường độ từ hoặc định hướng tạo ra từ trường. Do đó, nó đòi hỏi một lý thuyết phức tạp hơn để mô tả nó.

Boson Higgs được tạo ra trong tự nhiên bất cứ khi nào đối xứng như vậy bị phá vỡ, tuy nhiên, thường chỉ có một đối xứng bị phá vỡ tại một thời điểm, và do đó hạt Higgs chỉ được mô tả bằng năng lượng của nó.

Lý thuyết đằng sau boson Higgs dọc trục phức tạp hơn. Burch, người cùng với các đồng nghiệp đã mô tả hạt Higgs từ tính mới trong một nghiên cứu được công bố ngày 8/6 trên tạp chí Nature , giải thích rằng hạt Higgs ban đầu không kết hợp trực tiếp với ánh sáng, có nghĩa là nó phải được tạo ra bằng cách đập các hạt khác cùng với các nam châm khổng lồ và các tia laze công suất lớn đồng thời làm lạnh các mẫu đến nhiệt độ cực lạnh. Đó là sự phân rã của những hạt ban đầu đó thành những hạt khác mà sự tồn tại thoáng qua cho thấy sự hiện diện của hạt Higgs.

Kích thước của các sóng mật độ điện tích này, nổi lên trên nhiệt độ trong phòng, có thể được điều chỉnh theo thời gian, tạo ra chế độ Higgs theo trục.

Các nhà vật lý hạt trước đây đã dự đoán về chế độ Higgs theo trục và thậm chí sử dụng nó để giải thích vật chất tối, nhưng đây là lần đầu tiên nó được quan sát thấy. Đây cũng là lần đầu tiên các nhà khoa học quan sát thấy một trạng thái có nhiều đối xứng bị phá vỡ.

Thực tế là sự phá vỡ đối xứng kép này vẫn phù hợp với các lý thuyết vật lý hiện tại là điều thú vị, bởi vì nó có thể là một cách tạo ra các hạt không nhìn thấy cho đến nay có thể là vật chất tối.

Ông nói thêm rằng việc bổ sung phá vỡ đối xứng này thông qua chế độ Higgs trục là một cách để đạt được điều đó. Mặc dù đã được các nhà vật lý dự đoán, nhưng việc quan sát được boson Higgs theo trục đã gây bất ngờ cho nhóm nghiên cứu và họ đã dành một năm để cố gắng xác minh kết quả của mình.

Cập nhật: 13/06/2022 Tiền Phong