Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học từ hai dự án nghiên cứu neutrino hàng đầu thế giới – T2K (Nhật Bản) và NOvA (Mỹ) – đã hợp nhất dữ liệu của họ, tạo ra những phép đo chính xác chưa từng có về loại hạt cơ bản bí ẩn này. Công trình được công bố trên tạp chí Nature, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc giải thích lý do tại sao vật chất lại áp đảo phản vật chất sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Nếu hai thực thể này tồn tại với số lượng bằng nhau, chúng sẽ tự triệt tiêu lẫn nhau, khiến vũ trụ và sự sống không thể hình thành.
Sức mạnh của sự hợp tác toàn cầu
Hạt neutrino, thường được gọi là “hạt ma”, sở hữu khả năng biến đổi linh hoạt giữa ba “hương” (electron, muon, tau) trong quá trình di chuyển, một hiện tượng gọi là dao động neutrino. Giới vật lý tin rằng nếu neutrino hành xử khác với phản neutrino (vi phạm đối xứng CP), thì đây chính là chìa khóa giải thích sự tồn tại của vật chất. Tuy nhiên, việc nghiên cứu cực kỳ khó khăn do neutrino có khối lượng siêu nhỏ và hiếm khi tương tác với môi trường.
Dự án T2K có trụ sở tại Nhật Bản bắn chùm neutrino qua quãng đường 295 km, trong khi NOvA của Mỹ sử dụng chùm hạt di chuyển xa tới 810 km. Sự khác biệt về năng lượng và khoảng cách này khi kết hợp lại giúp bù trừ những hạn chế của từng thí nghiệm riêng lẻ, mang lại độ chính xác vượt trội. Hàng trăm chuyên gia từ nhiều quốc gia đã làm việc không ngừng từ năm 2019 để thực hiện việc phân tích chung này.
Phép đo khối lượng chính xác nhất
Bên cạnh việc nghiên cứu dao động, phân tích kết hợp còn giúp làm rõ cách sắp xếp ba trạng thái khối lượng của neutrino: theo thứ tự thuận (bình thường) hoặc nghịch (đảo ngược). Kết quả hiện tại cho thấy dữ liệu nghiêng về thứ tự thuận, nhưng nếu thứ tự nghịch được xác nhận trong tương lai, nó sẽ cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về sự vi phạm đối xứng CP. Nghiên cứu cũng mang lại phép đo chính xác nhất từ trước đến nay về sự chênh lệch giữa các trạng thái khối lượng của neutrino, một thông số then chốt trong Mô hình Chuẩn của vật lý hạt.
Cả hai thí nghiệm đều sử dụng máy dò gần và máy dò xa. Máy dò gần được đặt ngay tại nguồn phát neutrino để đo đặc tính chùm tia, trong khi máy dò xa – cách đó hàng trăm km – ghi lại các hạt sau khi đã dao động. So sánh dữ liệu giữa hai máy dò cho phép các nhà khoa học suy ra hành vi của neutrino.
Hướng tới tương lai
Dù chưa thể giải quyết hoàn toàn mọi bí ẩn, phát hiện này tạo nền tảng vững chắc cho các thí nghiệm tiếp theo. Cả hai hệ thống máy dò tại Mỹ và Nhật Bản vẫn đang thu thập dữ liệu, chuẩn bị cho các bản phân tích cập nhật. Theo thông tin từ Neowin, bước tiến này khẳng định sức mạnh của hợp tác quốc tế trong việc giải mã những câu hỏi lớn nhất của nhân loại. Các nhà khoa học hy vọng rằng với dữ liệu từ những năm tới, họ có thể khẳng định hoặc bác bỏ giả thuyết vi phạm CP, đưa chúng ta đến gần hơn với câu trả lời về nguồn gốc vũ trụ.
