Phát hiện kiểu chuyển hóa mới của hạt nơtrino

Các nhà vật lý vừa phát hiện một kiểu chuyển hoá mới các hạt cơ bản là nơtrino. Chúng tham gia vào 2 trong số 4 loại tương tác cơ bản là tương tác yếu và tương tác hấp dẫn. Trong quá trình thực nghiệm dùng máy dò siêu nhạy T2K tại Nhật, đã xảy ra hiện tượng nơtrino muy (meson neutrino) chuyển hoá thành nơtrino điện tử (electron neutrino). Hiện tượng này vừa được công bố trên Tạp chí Nature (Anh).

Hiện nay các nhà khoa học đều biết rằng nơtrino chia làm 3 loại là nơtrino điện tử, nơtrino muy và nơtrino tau.Trong quá trình thực nghiệm trên máy gia tốc J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) tại Tokai (Nhật Bản), người ta thu được nơtrino muy khi phóng một chùm proton năng lượng cao vào bia là graphit.

Sau đó, các nơtrino này hướng vào một máy dò lớn là Super-K, đặt cách J-PARK 295 km tại mỏ kẽm Kamioka, sâu 1 km dưới mặt đất. Khi phân tích các số liệu trên máy dò trong suốt thời gian từ tháng 1-2010 đến 11-3-2011 thì phải ngừng vì Tokai nằm trong vùng động đất.

Máy gia tốc J-PARK của Nhật Bản.

Trong suốt thời gian đó, máy dò Super-K đã ghi nhận 88 lần, tương ứng với sự phát hiện nơtrino trong đó có 6 lần phát hiện nơtrino điện tử. Các số liệu mới giúp các nhà khoa học nghiên cứu vấn đề nơtrino và phản-nơtrino (antineutrino) có những tính chất giống hệt nhau hay không sau khi đo những dao động của chúng và so sánh với dao động của nơtrino “thường”. Đối với các chuyên gia, những thông tin này rất cần thiết để giải thích vì sao khi quan sát vũ trụ người ta không hề thấy có phản vật chất, mặc dù khi Vụ nổ lớn (Big Bang) xảy ra, số lượng của hai loại vật chất này là như nhau.

Theo thông báo cùa Hãng thông tấn Nga Itar-Tass, Viện nghiên cứu hạt nhân thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã ghi nhận được 6 lần có sự chuyển hoá, nói theo ngôn ngữ của các nhà khoa học, là 6 lần dao động của nơtrino này biến thành dao động của nơtrino khác, cụ thể nơtrino muy thành nơtrino điện tử.

Giáo sư Iuri Kudenko, giám đốc Phòng thí nghiệm hạt nhân Nga cho biết: “Cho đến nay, người ta chưa thấy những chuyển hoá như vậy vi phạm các định luật về tính đối xứng và bảo toàn tính đối xứng của các lepton – nhóm hạt cơ bản nhất trong số những hạt cơ bản. Nói cách khác, nền móng của vũ trụ là vững bền”.

Vấn đề là, trong vật lý học từ lâu, người ta coi nơtrino là hạt không có khối lượng. Điều đó giải thích vì sao những hạt này có thể xuyên qua được độ dày của Trái đất, không bị “vướng” vào nhau, không tương tác với bất kỳ hạt nào khác.

Với phát hiện trên kia, hoá ra chúng cũng có khối lượng. Giáo sư Kudenko thừa nhận: “Tất nhiên khối lượng nơtrino rất nhỏ. Từ những đo lường trực tiếp của Viện nghiên cứu hạt nhân thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, nó chỉ nặng dưới 2 electron-volt”.

Tuy nhiên, dù nhẹ đến như vậy, chúng có thể đưa đến những nghiên cứu ứng dụng quan trọng trong tương lai. Ví dụ, có thể tổ chức soi rọi, “chụp cắt lớp” Trái đất chẳng hạn. Không những chúng giúp chúng ta hiểu biết một cách chính xác và chi tiết cấu tạo của Trái đất mà còn phát hiện được những khoáng sản có ích năm rất sâu trong lòng đất.