Neutrino là gì
Một câu hỏi cơ bản về sự hình thành của Vũ Trụ là làm thế nào mà vật chất lại có nhiều hơn phản vật chất. Người ta cho rằng sự mất cân đối này có liên quan đến sự vi phạm (các định luật) vật lý cơ bản. Các định luật vật lý về cơ bản là đối xứng -tức là những gì diễn ra đúng với các hạt vật chất trong Vũ Trụ của chúng ta cũng phải đúng với các hạt phản vật chất trong vũ trụ “gương". Nhưng điều này không phải lúc nào cũng đúng, và nó đã được chứng minh rằng các hạt quark không hành xử hoàn toàn giống như các hình ảnh gương của các phản-quark. Vi phạm đối xứng như vậy - được gọi là vi phạm liên hợp điện tích và đảo ngược chẵn lẻ (CP) - chưa được chứng minh cho các hạt lớp lepton, lớp hạt cơ bản bao gồm electron, muon và neutrino. Tập san Nature lần này đem đến một bước tiến đáng kể trong việc tìm kiếm vi phạm này, khi thí nghiệm T2K công bố các phép đo về sự khác biệt giữa neutrino và phản-neutrino với độ tin cậy 99.7%, dẫn đến dấu hiệu vi phạm CP ở mức độ tin cậy 95%. Sử dụng máy dò Super-Kamiokande để bắt neutrino được phát ra cách xa 295 km tại tổ hợp máy gia tốc J-PARC ở Tokai, Nhật Bản, nhóm nghiên cứu xác định rằng xác suất để muon neutrino trở thành neutrino electron dường như khác với xác suất một phản-neutrino muon để trở thành một phản-neutrino electron, do đó cung cấp một dấu hiệu vi phạm CP trong lớp lepton. Nếu được xác nhận bằng các phép đo chính xác hơn trong tương lai, vi phạm này có thể giúp chỉ ra cách giải thích về việc vật chất nhiều hơn phản vật chất được hình thành trong Vũ Trụ của chúng ta như thế nào.
DOI: 10.1038/s41586-020-2177-0 Nature Vol. 580, pp. 339-344
Muốn tìm hiểu thêm về Neutrino?
Mỗi giây có ~9 nghìn tỉ (9x1013) hạt neutrino từ mặt trời (solar neutrinos) đi qua lòng bàn tay bạn mà bạn không hề hay biết gì.
Xem tiếp
Hình ảnh Mặt Trời được xây dựng bởi các neutrino quan sát qua lăng kính là máy dò Super-Kamiokande nằm sâu khoảng 1km dưới lòng đất, chưa bao giờ nhìn thấy ánh sáng Mặt Trời.
Bạn đang xem: Neutrino là gì
Tại sao với neutrino, mọi thứ như thể vô hình vậy?Đó là do năng lượng được sinh ra khi 4 hạt nhân Hydro tổng hợp thành Helium trong lõi của Mặt Trời. Ngoài năng lượng này, phản ứng còn sinh ra positron và neutrino. Do mật độ rất dày đặc bên trong lõi Mặt Trời, phải mất khoảng 100 nghìn năm để ánh sáng sinh ra từ lõi đi đến bề mặt của Mặt Trời. Trong khi đó, neutrino chỉ mất 2.3s để thoát khỏi Mặt Trời và mất khoảng hơn 8 phút để đi đến Trái Đất.
Neutrino được biết đến như là đứa bé nhút nhát, khó gần nhất Vũ Trụ. Chúng có thể đi qua toàn bộ Trái Đất mà không để lại dấu vết gì. Dẫu có hàng ngàn tỷ hạt neutrino đi qua cơ thể chúng ta, với neutrino, chúng ta không hề tồn tại.
Đó là bởi neutrino chỉ tham gia hai trong số 4 tương tác cơ bản mà loài người biết đến: tương tác yếu và tương tác hấp dẫn. Như thể neutrino có ngôn ngữ riêng của người ngoài hành tinh, trong khi ánh sáng, electron, proton sử dụng tiếng Anh để tương tác vậy.
Xem thêm: Tuyển Sinh 247 Môn Sử - Đề Thi Thử Tốt Nghiệp Thpt Môn Sử 2022
Cũng bởi vì neutrino tương tác rất yếu với vật chất, việc phát hiện và nghiên cứu neutrino là tương đối khó khăn. Làm thế nào để bắt được neutrino?
Giống như bạn muốn nói tiếng Việt với một ai đó, bạn cần đến Việt Nam và ở các thành phố đông đúc để có nhiều cơ hội tương tác. Neutrino rất khó gần và vì vậy để bắt được nó, thường cần đến những máy đo có kích thước rất lớn: như trong hình nền là máy đo NOvA ở Mỹ với kích thước của một chiếc máy bay Airbus. Hoặc (đồng thời) người ta phải sử dụng hoặc tạo ra một nguồn rất lớn các neutrino. Các máy gia tốc ở Fermilab, Mỹ hay J-PARC, Nhật được sử dụng với mục đích tạo ra những nguồn neutrino như thế.
Vai trò của neutrino trong Vũ Trụ?
Làm sao biết đó là neutrino? Khi neutrino tương tác yếu với vật chất, những đốm sáng rất yếu như những con đom đóm sẽ loé lên trong chớp mắt. Máy đo với những con mắt phải đủ nhạy để có thể bắt được những đốm sáng yếu đó. Hình ảnh thu được sẽ cho phép biết đó có phải neutrino hay không.
Neutrino là một trong những hạt cơ bản cấu thành nên vật chất, giống như hạt electron mà chúng ta vẫn quen biết. Neutrino có khối lượng rất nhỏ, cở 1 phần tỷ khối lượng proton. Nhưng vì mật độ neutrino trong Vũ Trụ là rất lớn, khoảng 330 hạt trên cm3 , lớn gấp một tỷ lần mật độ của proton tổng khối lượng của neutrino là cỡ khối lượng của tất cả các ngôi sao gộp lại
Neutrino chắc hẳn phải có vai trò rất lớn trong sự tiến triển của Vũ Trụ
Neutrino có thể là chìa khoá cho sự hình thành Vũ Trụ?
Các định luật vật lý về cơ bản là đối xứng giữa vật chất và phản vật chất. Sau vụ nổ lớn Big Bang, người ta cho rằng số lượng vật chất và phản vật chất là như nhau. Khi vật chất gặp phản vật chất, chúng sẽ phân huỷ lẫn nhau. Vậy tại sao chúng ta có được Vũ Trụ vật chất với vô vàn ngôi sao như được nhìn thấy?
Tìm hiểu thêm
Người ta cho rằng sự mất cân đối giữa vật chất và phản vật chất liên quan đến vi pham một đối xứng cơ bản giữa chúng, gọi là đối xứng gương hay còn gọi là đối xứng CP. Tưởng tượng như một cô gái trẻ ngồi trước gương, mặc dù trong thực tế cô gái già đi theo thời gian, nhưng cô gái trong ngương không bị già đi. Sẽ rất tuyệt phải không? Nhưng chiếc gương đó đã mất đi tính đối xứng.
Neutrino có thể mang đến ích lợi thiết thực gì??
Trên thực tế, đã tìm thấy sự vi phạm đối xứng gương này ở các hạt quark. Tuy nhiên mức độ vi phạm là rất nhỏ để có thể giải thích được sự chênh lệch giữa vật chất và phản vật chất trong Vũ Trụ quan sát được. Như giới thiệu ở trang đầu, có dấu hiệu vi phạm CP ở neutrino và vi phạm này có thể ở mức độ lớn hơn nhiều so với hạt quark và vì vậy có thể giải thích bí mật lớn nhất của Vũ Trụ.
Neutrino có thể mang đến ích lợi thiết thực gì? Tôi không nói rằng Neutrino sẽ là một thứ thiết thực, nhưng đó là một mô hình được tôn vinh theo thời gian: khoa học đi trước, và sau đó công nghệ xuất hiện, cùng với nhau tạo ra sự khác biệt to lớn trong cách chúng ta sống Fredrick Reines, giải thưởng Nobel, đồng phát hiện ra neutrino, NYT 1997
Neutrino cho phép bạn chụp hình (giống như một máy quét) toàn bộ Trái Đất Neutrino cho phép bạn nhìn sâu bên trong các lò phản ứng hạt nhân và trở thành một công cụ an ninh quốc gia: khi một quốc gia nào đó quyết định cho chạy lò phản ứng hạt nhân, ở một mức độ nào đó, sẽ không còn là bí mật bởi thông tin thu được từ neutrino Có thể bạn sẽ còn ngạc nhiên hơn khi nghe về năng lượng neutrino hay truyền thông neutrino
Tìm hiểu sâu hơn về neutrino?
Muốn tìm hiểu sâu hơn về neutrino?
Vui lòng click vào các danh mục dưới đây.
Lịch sử Neutrino Hiểu biết hiện tại Phá vỡ đối xứng CP
Những câu hỏi Tương lai của vật lý Neutrino Nhóm Neutrino, tiengtrungquoc.edu.vn
Đăng ký lớp học Neutrino, 5-16 tháng 7, 2020
Neutrino, tiengtrungquoc.edu.vn 2020
Xem tiếp
Neutrino, tiengtrungquoc.edu.vn 2020
Hạt Cơ Bản Neutrino là hạt cơ bản, cũng tương tự như electron, quark và hạt ánh sáng (photon), không thể bị chia nhỏ thành những phần nhỏ hơn
Ba Loại Hạt Có 3 loại neutrino đã được phát hiện, tương ứng với 3 hương (flavor) lepton: electron neutrino, muon neutrino và tau neutrino
Dao Động Neutrino có thể thay đổi hương (flavor) lepton khi di chuyển. Hiện tượng này gọi là dao động neutrino. Hệ quả của hiện tượng này là neutrino có khối lượng và các trạng thái của chúng trộn với nhau. Đây là hiện tượng cơ lượng tử được thể hiện ở mức độ vĩ mô
Tìm hiểu thêm về dao động neutrino?
Tương Tác Neutrino tương tác thông qua hai trong số bốn loại lực được biết đến: tương tác yếu và hấp dẫn.
Dao Động Neutrino Neutrino có thể thay đổi hương (flavor) lepton khi di chuyển. Hiện tượng này gọi là dao động neutrino. Hệ quả của hiện tượng này là neutrino có khối lượng và các trạng thái của chúng trộn với nhau. Đây là hiện tượng cơ lượng tử được thể hiện ở mức độ vĩ mô. Hiện tượng được mô tả bởi một ma trận trực giao (unitary)3x3, tham số hoá bởi 3 góc trộn và một pha vi phạm CP. Ngoài ra, độ lớn của dao động phụ thuộc vào hiệu bình phương khối lượng của các trạng thái neutrino riêng khối lượng.
Những tham số cơ bản cho dao động neutrino được đo trong nhiều năm qua từ các thí nghiệm neutrino. Các phép đo vẫn tiếp tục bởi 2 tham số quan trọng là pha CP và thứ bậc khối lượng vẫn chưa có câu trả lời cuối cùng. Tìm hiểu thêm về phá vỡ đối xứng CP?
Neutrino có thể tạo ra sự mất cân bằng giữa vật chất và phản vật chất như thế nào?
Neutrino nặng (heavy neutrino) cỡ (10(9-14) gấp khối lượng proton) được tạo ra ngay sau vụ nổ lớn (Big Bang) Neutrino nặng phân rã taọ ra hạt Higgs và lepton và quá trình phân rã này phá vỡ đối xứng gương (CP), dẫn đến sự mất cân bằng số hạt lepton và phản-lepton trong Vũ TrụSự mất cân bằng giữa lepton và phản-lepton dẫn đến sự mất cân bằng giữa baryon và phản-baryon qua một quá trình gọi là sphaleron
