Chuyên gia Stanford tìm ra "hạt thiên thần", chứng minh lý thuyết 80 năm tuổi là sự thật

Mọi vật trong vũ trụ đều được cấu tạo từ các hạt, và mọi loại hạt thì đều tồn tại một "phản hạt" (antiparticle) của chính nó. Đó là những hạt sơ cấp có khối lượng tương đương, nhưng mang điện tích trái dấu - ví dụ như positron và electron.

Nếu như hạt và phản hạt gặp nhau, chúng sẽ ngay lập tức bị tiêu biến trong tích tắc. Tuy nhiên, giới khoa học từ lâu đã tin vào một lý thuyết, rằng có một số loại hạt đứng ngoài quy luật này. Tức là, chúng là các hạt nhưng lại sở hữu phản hạt trong cùng một thời điểm.

Và mới đây, các chuyên gia từ ĐH Stanford và ĐH California đã tìm ra bằng chứng vững chắc về sự tồn tại của loại hạt như vậy. Họ gọi đó là "hạt thiên thần", và nó đã chứng minh lý thuyết 80 năm tuổi là đúng sự thật.

Cụ thể, ý tưởng về hạt và phản hạt đã xuất hiện từ năm 1937, do nhà vật lý học người Ý Ettore Majorana đưa ra. Ông cho rằng các hạt vật chất fermion (bao gồm proton, electron, neutron...), sẽ có một số hạt thực sự sở hữu phản hạt bên trong. Ngày nay, khoa học gọi các hạt như vậy là hạt Majorana.

Ettore Majorana - người đã đặt ra lý thuyết về hạt thiên thần

Để chứng minh lý thuyết của Majorana, nhóm chuyên gia đã dính các tấm phim chứa 2 vật liệu lượng tử, sau đó cho một dòng điện chạy qua trong một môi trường chân không. Một trong hai tấm phim là vật liệu siêu dẫn, tấm còn lại là chất cách điện từ trường tô-pô (topological - một dạng không gian mà các đặc tính của vật chất còn được bảo toàn qua các sự biến dạng).

Tiếp theo, họ đưa một nam châm chạy qua, qua đó giúp xác nhận được tốc độ của electron. Tuy nhiên trong quá trình này, họ nhận thấy các phản hạt vẫn bắt cặp được với electron.

Cần lưu ý rằng, nhóm chuyên gia không thực sự nhìn thấy các hạt "thiên thần" này. Đúng hơn, họ nhận ra "các dấu hiệu cơ bản về vật chất bị kích thích, hoạt động giống hạt Majorana." - trích lời giáo sư Giorgio Gratta từ ĐH Stanford.

Ngoài ra, Gratta cho biết họ cũng chưa rõ các hạt thiên thần này có xuất hiện trong tự nhiên hay không. "Có vẻ như chúng rất khó xảy ra ở bất kỳ đâu trong vũ trụ." Vậy nên, ông muốn gọi kết quả nghiên cứu này là "pháo hiệu" cho thấy sự tồn tại của loại hạt này.

"Chúng tôi có thể dự đoán chuẩn xác nơi nào có thể tìm ra hạt Majorana, nhờ vào các dấu hiệu có được trong thí nghiệm." - giáo sư Shoucheng Zhan từ Stanford chia sẻ. "Ngoài ra, phát hiện này cũng xác nhận được một trong những lý thuyết cơ bản nhưng lâu đời nhất của vật lý học."