NEUTRINO DẠNG TRƠ

 

 

NEUTRINO STERILE (NEUTRINO DẠNG TRƠ)

William Charles Louis &Richard Van de Water [1]

Ta đã biết có 3 loại neutrino  với  hương vị -saveur khác nhau (neutrino electronic,muonic &tauic). Neutrino là loại hạt tồn tại khắp nơi và đi qua vật chất mà không gặp chướng ngại gì .

Điều mới mẻ là hiện nay các nhà vật lý có thể tìm ra một hương vị mới của neutrino : đó là neutrino sterile (neutrino dạng trơ ) (thí nghiệm KARMEN).Loại neutrino này vô cảm với mọi tương tác không phải là hấp dẫn .

Sự  tồn tại của những neutrino loại này có thể dẫn đến một mô hình thoát ra ngoài mô hình chuẩn (standard model .Mô hình mới liên quan đến “vùng tối –secteur sombre” của vũ trụ tức là năng lượng tối và vật chất tối.

Nhiều thí nghiệm quan tâm đến vấn đề neutrino dạng trơ (ví dụ thí nghiệm với detecteur CCM -Coherent Captain Mills ,Mỹ ,phòng thí nghiệm Los Alamos).

Như chúng ta biết SM (Standard Model-Mô hình chuẩn ) chỉ chấp nhân sự tồn tại của 3 hương vị nói trên  của neutrino.Hạt neutrino mỗi giây đí qua cơ thể chúng ta

nhiều triệu đến  nhiều tỷ hạt. Neutrino sterile có thể liên quan đến “vùng  tối “ àvật chất tối và năng lượng tối  (chiếm 95 % vũ trụ ). Neutrino dạng trơ có thể tương tác với vật chất tối qua những tương tác mới của thiên nhiên . Neutrino dạng trơ có thể là thành phần của vật chất tối , có thể là một thành phần đáng kể của vật chất không nhìn thấy được của vũ trụ .

MỘT BÀI TOÁN VỚI MẶT TRỜI

Vào năm 1960, nhiều thí nghiệm nghiên cứu các dòng neutrino xuất phát từ mặt trời và người ta nhận thấy rằng dòng neutrino này có vẻ bị giảm thiểu  so với những dự đoán của lý thuyết . Mọi sao đều được nuôi dưỡng bởi những phản ứng phân hạch từ đó sinh ra các proton rồi các hạt nhân helium, các hạt nhân này lại tổng hợp để thành các nguyên tố nặng hơn .Cac neutrino electronic ,neutrino muonic và  neutrino tauique lại phát sinh từ các phản ứng đó .Lý thuyết cho phép tình thông lượng các dòng neutrino đó khi chúng đến mặt đất . Song lạ thay người  ta chỉ thu nhận được một phần của số neutrino dự đoán .Đó là bài toán nổi tiếng về neutrino mặt trời .

Thực tế là mặt trời không phát ra ít hơn số neutrino dự đoán của SM:số lượng neutrino đã chuyển hóa trên đường bay đến mặt đất thành một loại neutrino mới đó là neutrino DẠNG TRƠ. Neutrino không là những hạt”thuần túy “ . Các neutrino chuyển hóa hương vị trong quá trình bay:đó là hiện tượng dao động neutrino (oscillation neutrino). Muốn có hiện tượng này neutrino phải  là những hạt có khối lượng nhỏ và không chuyển động với vận tốc ánh sáng như dự đoán của SM.

BA HƯƠNG VỊ CỦA NEUTRINO

Tồn tại 3 hương vị neutrino(electronic,muonic & tauic). Các hương vị này lại là sự trộn lẫn của các trạng thái khối lượng.

NEUTRINO CHUYỂN HÓA HƯƠNG VỊ QUA NHAU TRONG QUÁ TRÌNH BAY

 

Khi các neutrino chuyển động, những trạng thái khối lượng trong neutrino sẽ lan truyền khác nhau làm thay đổi hương vị đó là quá trình gọi là DAO ĐỘNG của neutrino. Như vậymột neutrino khởi đầu vân chuyển có thể là neutrino electronic ở cuối quãng đường đi biến thành neutrino tauic.

Các hương vị không phải là những tính chất không thay đổi . Chúng thay đổi qua nhau trong quá trình chuyển động, chúng bay với vận tốc  không bằng vân tốc ánh sáng , như vậy chúng có khối lượng. Mô hình chuẩn SM không còn đúng (Nobel 2015 cho Takaaki Kajita & Arthur McDonald). 

NHỮNG DẤU HIỆU ĐÁNG NGẠC NHIÊN : NEUTRINO DẠNG TRƠ ( NEUTRINO STERILE)

Nếu neutrino DẠNG TRƠ  tồn tại, người ta sẽ quan sát được neutrino có lúc biến mất trên quỹ đạo sau một lúc lại xuất hiện các neutrino với hương vị thông thường, nguyên nhân biến mất của neutrino thông thường là sự xuất hiên thêm sự dao động thành neutrino DẠNG TRƠ . Song vì neutrino DẠNG TRƠ có khối lượng nên các neutrino sẽ nhanh chóng dao động thanh neutrino DẠNG TRƠ và cũng nhanh chóng hơn dao động về neutrino với các hương vị bình thường và như thê đường đi của neutrino bị ngắn đi.

Những bất thường đó được quan sát trên nhiều phòng thí nghiệm (STEREO Grenoble, NUCLEUS Chooz ). Như vậy người ta quan sát được sự giảm thiểu số lượng neutrino chính vì chúng đã dao động thành neutrino ở dạng trơ.

KẾT LUẬN

Neutrino là một hạt quan trong trong hệ thống các hạt .Hiện nay ngoài neutrino với 3 hương vị đã biết là electronic, muonic & tauic. Nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã quan sát được sự tồn tại của một loại neutrino ở dạng trơ (sterile).Trên đường bay của neutrino ,người ta đã quan sát được sự giảm thiểu của dòng neutrino, lý do là neutrino  (vốn chịu hiện tượng dao động tức là trong quá trình chuyển động các hương vị có thể dao động qua nhau)  đã dao động trên đường bay thành neutrino ở dạng trơ vì vậy dòng neutrino thông thường bị giảm đi.

 Neutrino sterile có thể liên quan đến “vùng tối “ àvật chất tối và năng lượng tối  (chiếm 95 % vũ trụ ). Neutrino dạng trơ có thể tương tác với vật chất tối qua những tương tác mới của thiên nhiên . Neutrino ở dạng trơ có thể là thành phần của vật chất tối , có thể là một thành phần đáng kể của vật chất không nhìn thấy được của vũ trụ .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] William Charles Louis &Richard Van de Water, La possible  fécondité du neutrino stérile, Pour la Science No114 Fevrier/Mars 2022

[2] Cao Chi ,Vật lý hiện đại,Những vấn đề thời sự từ Bigbounce đến vũ trụ toàn ảnh,NXB Tri Thức / 2011.