Gửi bình luận
Nam Cực, nơi có bầu trời trong lành bậc nhất thế giới, là địa điểm lý tưởng để các nhà khoa học 'lắng nghe' vũ trụ.
Dưới lớp băng dày hơn 3.000 mét ở Nam Cực, các nhà khoa học đã phát hiện những tín hiệu vô tuyến bất thường và không thể lý giải theo định luật vật lý hiện hành. Điều đó khiến giới nghiên cứu phải xem xét lại một số nền tảng lý thuyết tưởng như đã vững chắc.
Nam Cực, nơi có bầu trời trong lành bậc nhất thế giới, là địa điểm lý tưởng để các nhà khoa học “lắng nghe” vũ trụ. Lơ lửng ở độ cao khoảng 40 km trên lục địa băng giá, một khinh khí cầu của NASA mang theo ANITA - một hệ thống ăng-ten có nhiệm vụ bắt tín hiệu vô tuyến từ các tia vũ trụ đi vào khí quyển Trái đất.
Phần lớn các tín hiệu mà ANITA thu được đều thể hiện đúng như dự đoán: sóng vô tuyến bị lật cực sau khi phản xạ từ lớp băng dày hơn 3.200 mét, tạo thành hình ảnh phản chiếu chuẩn xác - một dấu hiệu cho thấy hạt phát ra đến từ phía trên. Tuy nhiên, ANITA đã ghi nhận một số tín hiệu kỳ lạ không hề lật cực.
Để phát ra loại sóng này, một hạt năng lượng cao di chuyển theo hướng xuyên qua Trái đất, sau khi vượt qua khoảng 4.800 km lớp đá rắn. Hiện tượng này hoàn toàn đi ngược lại với quy luật vật lý đã biết.
Bên cạnh đó, những tín hiệu bất thường này có góc xiên hoàn toàn khác với góc thoai thoải thường thấy ở các tia vũ trụ phản xạ thông thường. Hình học của tín hiệu đủ để đánh dấu chúng là ngoại lệ, nhưng nhóm nghiên cứu đã xác minh rằng đây không phải lỗi thiết bị hay sự cố dữ liệu. “Các sóng vô tuyến mà chúng tôi phát hiện có góc rất dốc, khoảng 30 độ dưới bề mặt băng,” bà Stephanie Wissel - PGS vật lý thiên văn tại Đại học bang Pennsylvania, người chuyên phân tích dữ liệu từ ANITA lên tiếng.
Việc phân biệt tín hiệu thật từ các hạt với nhiễu tạp là quá trình cực kỳ tốn công. Các nhà nghiên cứu phải chạy lại hàng nghìn giờ dữ liệu qua các mô hình máy tính mô phỏng phản ứng của thiết bị trước các nguồn gây nhiễu như sét, tín hiệu vệ tinh và cả hiện tượng cực quang. Khi đối chiếu mô phỏng với các sự kiện thực tế, họ có thể loại bỏ những tín hiệu không có dạng đặc trưng của cơn mưa hạt do va chạm gây ra.
Ngoài ra, nhóm ANITA còn phối hợp chéo với các mạng lưới mặt đất như IceCube và Đài quan sát Pierre Auger. Nếu một xung chỉ xuất hiện trong dữ liệu của khinh khí cầu mà không có ở bất kỳ thiết bị nào khác, nó sẽ được đưa vào diện kiểm tra nghiêm ngặt. Một vài sự kiện bất thường vẫn “sống sót” sau tất cả các bộ lọc, củng cố khả năng rằng chúng phản ánh điều gì đó thật sự chưa từng được biết tới.
Ứng viên khả dĩ nhất chính là neutrino - loại hạt ma quái bậc nhất vũ trụ. Không mang điện, gần như không tương tác với vật chất, neutrino là sứ giả hoàn hảo của các hiện tượng thiên văn xa xôi nhưng lại cực kỳ khó phát hiện. Theo PGS Wissel, các nhà khoa học đã sử dụng máy dò vô tuyến để xây dựng những kính thiên văn neutrino khổng lồ, vì tần suất sự kiện mà họ tìm kiếm rất thấp.
ANITA tiếp cận thử thách này ở độ cao khoảng 40 km, nơi giúp mỗi ăng-ten có thể “nhìn” được hàng trăm km vuông bề mặt băng mà không cần đặt thiết bị trực tiếp xuống đất. “Chúng tôi hướng ăng-ten xuống lớp băng để tìm neutrino tương tác với băng, phát ra sóng vô tuyến mà thiết bị có thể phát hiện”, PGS Wissel cho biết.
Khi nhóm nghiên cứu lần theo đường đi ngược của các tín hiệu lạ, họ nhận thấy quỹ đạo của chúng đi xuyên Trái đất - điều không thể xảy ra nếu tuân theo mô hình chuẩn của vật lý hạt. Các đợt kiểm tra bổ sung với dữ liệu từ IceCube và Pierre Auger không tìm thấy tín hiệu tương ứng nào, khiến các giả thuyết thông thường bị thu hẹp đáng kể và đồng thời đặt ra khả năng về sự tồn tại của một loại hạt hoàn toàn mới, chưa từng được biết đến.
Khinh khí cầu kế tiếp trong chuỗi thí nghiệm là PUEO - dự án kế nhiệm ANITA, dự kiến sẽ bay đến Nam Cực lần đầu tháng 12/2025. Thiết bị mới này sẽ mang nhiều ăng-ten hơn và hệ thống điện tử nhanh hơn, nâng cao độ nhạy ít nhất gấp 5 lần so với ANITA. PUEO được kỳ vọng sẽ mở ra cánh cửa mới trong việc truy tìm các tín hiệu vật chất bí ẩn ngoài không gian.
“Hiện tại, đây vẫn là một trong những bí ẩn lớn chưa có lời giải, và tôi rất háo hức với chuyến bay của PUEO. Về lý thuyết, chúng tôi sẽ phát hiện được nhiều bất thường hơn và có thể sẽ hiểu rõ hơn chúng là gì. Thậm chí, chúng tôi có thể xác định đó là neutrino - điều mà xét theo nhiều mặt còn đáng mừng hơn”, PGS tại Đại học bang Pennsylvania cho biết.
Trong khi đó, các thiết bị khác được chôn sâu trong lớp băng, gắn dưới đáy biển hoặc bay trên quỹ đạo vẫn tiếp tục lập nên những thành tích riêng. Tháng 2/2025, một thiết bị đặt dưới đáy Thái Bình Dương đã ghi nhận neutrino có năng lượng cao nhất từng quan sát được - minh chứng cho tốc độ phát triển chóng mặt của lĩnh vực này.
Dù các tín hiệu bất thường theo ghi nhận từ ANITA có phải là dấu vết của hạt lạ hay chỉ là một hiện tượng sóng chưa rõ nguyên nhân, thì những sứ mệnh tiếp theo hứa hẹn sẽ mang lại manh mối mới. Bởi đến nay, hiện tượng kỳ lạ này khiến giới nghiên cứu hoang mang và đặt ra nhiều câu hỏi chưa lời giải.
