Vật chất tối có thể được nhìn thấy hoặc phát hiện bởi bất kỳ công cụ nào của chúng tôi, vậy làm thế nào để chúng tôi biết nó thực sự tồn tại?
Hãy tưởng tượng Vũ trụ là một chiếc bánh, và bạn sẽ cắt nó thành những phần ngon tương ứng với tỷ lệ là gì. Phần lớn nhất của chiếc bánh, 68% sẽ chuyển sang năng lượng tối, lực lượng bí ẩn đó đang đẩy nhanh quá trình mở rộng của Vũ trụ. 27% sẽ đi đến vật chất tối, vật chất bí ẩn bao quanh các thiên hà và chỉ tương tác thông qua trọng lực. Chỉ 5% chiếc bánh này sẽ trở thành vật chất thông thường, những thứ mà các ngôi sao, hành tinh, khí, bụi và con người được tạo ra.
Vật chất tối đã được đặt tên này bởi vì nó dường như không tương tác với vật chất thông thường theo bất kỳ cách nào. Nó không va chạm với nó, hoặc hấp thụ năng lượng từ nó. Chúng tôi có thể nhìn thấy nó hoặc phát hiện nó với bất kỳ công cụ nào của chúng tôi. Chúng ta chỉ biết nó ở đó bởi vì chúng ta có thể thấy tác động của trọng lực của nó.
Bây giờ, bạn có thể nói, nếu chúng ta không biết điều này là gì, và chúng ta có thể phát hiện ra nó. Làm thế nào để chúng ta biết nó thực sự ở đó? Có lẽ nó không có ở đó, như rồng? Làm thế nào để chúng ta biết vật chất tối thực sự tồn tại, khi chúng ta không biết nó thực sự là gì?
Ồ, nó ở đó. Trên thực tế, gần như tất cả những gì chúng ta biết là nó tồn tại. Vật chất tối lần đầu tiên được lý thuyết hóa vào những năm 1930 bởi Fritz Zwicky để giải thích cho sự chuyển động của các cụm thiên hà, nhưng các tính toán hiện đại đã được Vera Rubin thực hiện vào những năm 1960 và 70. Cô tính toán rằng các thiên hà quay nhanh hơn mức cần thiết. Nhanh đến mức họ nên xé mình ra như một đứa trẻ đang vui vẻ.
Rubin tưởng tượng rằng mọi thiên hà đều bị mắc kẹt trong một vầng hào quang tối tăm của vật chất tối cung cấp lực hấp dẫn để giữ thiên hà lại với nhau. Nhưng không có cách nào để thực sự phát hiện ra thứ này, vì vậy các nhà thiên văn học đã đề xuất các mô hình khác. Có lẽ lực hấp dẫn không làm việc theo cách chúng ta nghĩ ở khoảng cách rộng lớn.
Nhưng trong vài năm gần đây, các nhà thiên văn học ngày càng giỏi hơn trong việc phát hiện vật chất tối, hoàn toàn là tác động của trọng lực của nó lên con đường mà ánh sáng đi qua khi đi qua Vũ trụ. Khi ánh sáng đi qua một vùng vật chất tối, đường đi của nó bị biến dạng bởi trọng lực. Thay vì đi một đường thẳng, ánh sáng bị bẻ cong qua lại tùy thuộc vào lượng vật chất tối đi qua.
Và đây là một phần tuyệt vời. Các nhà thiên văn học sau đó có thể vạch ra các vùng vật chất tối trên bầu trời chỉ bằng cách nhìn vào các biến dạng trong ánh sáng, và sau đó làm việc ngược lại để tìm ra vật chất tối cần can thiệp ở đó để gây ra nó.
Những kỹ thuật này đã trở nên tinh vi đến mức các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những tình huống bất thường trong đó các thiên hà và vật chất tối của chúng bị tách ra khỏi nhau. Hoặc các thiên hà vật chất tối mà don không có đủ khí để tạo thành các ngôi sao. Họ chỉ là những đốm sáng khổng lồ của vật chất tối. Các nhà thiên văn học thậm chí sử dụng vật chất tối làm thấu kính hấp dẫn để nghiên cứu các vật thể ở xa hơn. Họ không biết vật chất tối là gì, nhưng họ vẫn có thể sử dụng nó như một chiếc kính thiên văn.
Họ không bao giờ bắt được một hạt vật chất tối, và thiên đường đã nghiên cứu chúng trong phòng thí nghiệm. Một trong những nhiệm vụ tiếp theo của Hadron Collider lớn sẽ là thử và tạo ra các hạt phù hợp với đặc điểm của vật chất tối như chúng ta hiểu. Ngay cả khi LHC không thực sự tạo ra vật chất tối, nó sẽ giúp thu hẹp các lý thuyết hiện tại, hy vọng sẽ giúp các nhà vật lý tập trung vào bản chất thực sự của bí ẩn này.
Đây là cách khoa học hoạt động. Ai đó nhận thấy một cái gì đó bất thường, và sau đó mọi người đề xuất các lý thuyết để giải thích nó. Lý thuyết phù hợp nhất với thực tế được coi là chính xác. Chúng ta sống trong một thế giới hiện đại, nơi có rất nhiều lý thuyết khoa học đã được chứng minh trong hàng trăm năm: vi trùng, trọng lực, tiến hóa, v.v. Nhưng với vật chất tối, bạn sống trong thời điểm đó là một bí ẩn. Và nếu chúng tôi may mắn, chúng tôi sẽ thấy nó được giải quyết trong suốt cuộc đời của chúng tôi. Hoặc có lẽ ở đó, không có vật chất tối nào, và chúng ta sẽ học được điều gì đó hoàn toàn mới về Vũ trụ của chúng ta. Khoa học, tất cả đều tùy thuộc vào bạn.
Bạn nghĩ vật chất tối là gì? Hãy cho chúng tôi trong các ý kiến dưới đây.
Podcast (âm thanh): Tải xuống (Thời lượng: 4:46 - 4.4MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Tải xuống (Thời lượng: 5:09 - 60.1MB)
Theo dõi: Apple Podcasts | Android | RSS
