Tất cả chúng ta ở đây chỉ vì thực tế là sự phản ánh không hoàn hảo của chính nó. Do sự thiếu đối xứng trong vũ trụ, rất nhiều vật chất có sẵn để kết hợp lại thành hàng tỷ thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay.
Trong gần một thập kỷ, các nhà khoa học đã thu thập dữ liệu từ thí nghiệm vật lý hạt Tokai đến Kamioka (T2K) ở Nhật Bản. Chúng đã trở thành bằng chứng thuyết phục nhất về sự mất cân bằng, có thể giúp giải thích tại sao vật chất không biến mất ngay khi nó xuất hiện.
Nghiên cứu tìm kiếm sự khác biệt đáng kể về cách các hạt gần như không khối lượng gọi là neutrino thay đổi hình dạng so với hạt 'gương' của chúng, phản neutrino.
Trớ trêu thay, neutrino rất nhỏ nên chúng hầu như không tồn tại, chúng trượt qua hầu hết các hạt khác mà không tương tác. Nhưng những gì chúng thiếu, chúng tạo nên với số lượng khổng lồ, xảy ra thường xuyên hơn một tỷ lần so với các hạt kết tụ với nhau để tạo thành nguyên tử.
Trên thực tế, sự phong phú của neutrino, cùng với hành vi kỳ lạ và đặc tính thay đổi của chúng, thu hút các nhà vật lý đang tìm kiếm lời giải thích cho mọi thứ, từ vật chất tối đến sự mất cân bằng rõ ràng trong các loại hạt mà chúng ta thấy xung quanh mình.
Cách đây rất lâu, khi vũ trụ vẫn còn là một rối loạn nóng được đóng gói trong không gian nhỏ (nhưng đang giãn nở), sự ngưng tụ năng lượng trong các hạt lẽ ra đã tạo ra các cặp hạt có tính chất trái ngược nhau.
Điều này có nghĩa là các electron mang điện tích âm xuất hiện bên cạnh cặp song sinh phản vật chất tích điện dương được gọi là positron. Vì vật chất kết hợp với phản vật chất biến mất trong chùm bức xạ, nên không gian phải được lấp đầy bởi không gì thiết yếu hơn là sóng ánh sáng.
Điều này rõ ràng không phải là trường hợp. Ít nhất là không thực sự. Đủ các hạt vật chất dính lại với nhau xung quanh chúng để cuối cùng tạo ra những thứ như sao, sao chổi, bom và kẹp giấy.
Nhà vật lý thực nghiệm Lindsay Bignell của ANU ở Úc cho biết: “Một lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau đã được tạo ra trong vũ trụ sơ khai, vì vậy một câu hỏi quan trọng trong vũ trụ học là làm thế nào chúng ta đến được vũ trụ mà chúng ta thấy ngày nay, nơi vật chất chiếm ưu thế”.
Bignell nói: “Chúng tôi chưa có một bức tranh hoàn chỉnh về cách điều này xảy ra, nhưng chúng tôi biết rằng sự phá vỡ đối xứng là một thành phần cần thiết.
Đối xứng có nghĩa là sự trao đổi điện tích và tính ngang bằng, những thay đổi của các hạt xảy ra đối lập nhau. Ví dụ, điện tích dương chuyển thành điện tích âm khi các hạt trở thành phản hạt. Đối với tính chẵn lẻ, đây là một sự thay đổi tọa độ, không giống như việc bàn tay trái của bạn là hình ảnh phản chiếu của tay phải.
Lượng dữ liệu khổng lồ trong nghiên cứu này có nghĩa là chúng ta có thể tự tin hơn bao giờ hết rằng việc phá vỡ đối xứng quan trọng này là điều nằm sau mô hình quan sát được trong neutrino dao động.
Chúng ta vẫn chưa có câu trả lời dứt khoát cho câu hỏi tại sao vật chất tồn tại như nó tồn tại, và chúng ta sẽ phải chờ các thí nghiệm trong tương lai để xác định xem liệu vi phạm cụ thể này có giúp giải thích điều này hay không. Nếu không, thì chúng ta có thể phải đợi vật lý hoàn toàn mới.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature.
Nguồn: Ảnh: Super Kamiokand Neutrino Detector. (Đài thiên văn Kamioka / ICRR / Đại học Tokyo)
