Năm 2018 là một năm lớn đối với vật chất tối.
Như thường lệ, các nhà thiên văn học thực sự không tìm thấy bất kỳ thứ gì, thứ vô hình đối với tất cả các kính viễn vọng của chúng ta nhưng dường như chiếm ít nhất 80% vũ trụ theo khối lượng.
Đã có báo cáo về một cơn bão vật chất tối, nhưng chúng ta thực sự không thể nhìn thấy nó. Một thiên hà được phát hiện dường như không có vật chất tối nào, điều kỳ lạ sẽ chứng minh vật chất tối tồn tại. Nhưng sau đó hóa ra thiên hà có thể có vật chất tối sau tất cả - để lại sự tồn tại của vật chất tối đối với một số nhà vật lý. Nhiều thí nghiệm được cho là trực tiếp phát hiện vật chất tối ở đây trên Trái đất không có gì.
Vậy, nơi nào khiến các nhà khoa học săn lùng vật chất tối khi chúng ta bước vào năm 2019? Khá lạc quan, tất cả mọi thứ xem xét. Cuộc săn lùng vật chất tối ép về phía trước trên tất cả các mặt trận.
Từ các máy dò ngầm khổng lồ đến các cuộc khảo sát bầu trời khổng lồ, đây là bốn bước chính trong việc săn lùng vật chất tối để hướng tới trong năm 2019.
LIGO trở lại trực tuyến
Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO), máy dò hạt của Mỹ quan sát trực tiếp sóng hấp dẫn đầu tiên vào năm 2015, sẽ bắt đầu lần quan sát thứ ba vào đầu năm 2019, thu thập nhiều dữ liệu hơn bao giờ hết sau một loạt các nâng cấp cho thiết bị của mình.
Vậy một máy dò sóng hấp dẫn đang làm gì trong một bài báo về vật chất tối? Nó chỉ ra rằng có rất nhiều khả năng trêu ngươi để phát hiện ra gợi ý về vật chất tối bằng cách sử dụng dữ liệu sóng hấp dẫn - mặc dù chưa có gì trong số chúng được nhận ra.
Các nhà nghiên cứu vào năm 2018 đã đề xuất rằng nếu một "photon tối" có khối lượng rất nhỏ ẩn nấp ở đâu đó trong vũ trụ, tín hiệu của nó có thể xuất hiện trong dữ liệu LIGO, gây ra sự bất thường rất cụ thể trong chữ ký của sóng hấp dẫn.
Các nhà nghiên cứu đã viết rằng, chúng tôi chỉ ra rằng các máy dò sóng hấp dẫn trên mặt đất và trong tương lai có khả năng thực hiện một khám phá.
Với LIGO trực tuyến trở lại, việc đưa ra bằng chứng cho vật chất tối trong dữ liệu sóng hấp dẫn là rất có thể xảy ra.
Các nhà vật lý sẽ cố gắng tìm hiểu xem MiniBooNE có từ bỏ hồn ma của neutrino không
Trong suốt năm 2018, các nhà khoa học đã hào hứng nói về kết quả hấp dẫn từ một thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia Fermilab, được gọi là MiniBooNE, cho thấy sự hiện diện của các hạt không nên tồn tại. Giải thích tốt nhất cho đến nay là có một neutrino thứ tư, chưa được phát hiện ngoài kia, được gọi là neutrino vô trùng, tương tác với phần còn lại của vũ trụ thậm chí còn ít hơn cả các anh em neutrino khác của nó.
Một số nhà nghiên cứu tin rằng neutrino vô trùng có thể là một hạt ứng cử viên cho vật chất tối và khi năm 2018 đến gần, các nhà vật lý đang củng cố quan điểm của họ về sự bất thường này. Tìm kiếm các nhà khoa học suy nghĩ theo những cách mới về dữ liệu đó và neutrino vô trùng nói chung vào năm 2019.
Ánh sáng đầu tiên tại Kính thiên văn Khảo sát khái quát lớn (LSST)
Có một kính viễn vọng đang được chế tạo ở Chile sẽ tạo ra hình ảnh chi tiết về các vùng rộng lớn của bầu trời cứ sau 15 giây, hoàn thành việc quét toàn bộ bầu trời cứ sau ba ngày. Trong suốt 10 năm, nó sẽ so sánh các hình ảnh này với nhau hết lần này đến lần khác để theo dõi cách bầu trời thay đổi và thay đổi, cung cấp nguồn lực sâu nhất để hiểu được vật chất tối đẩy và kéo vũ trụ như thế nào.
Các nhà khoa học biết, nói rộng ra, vật chất tối đó định hình cách các thiên hà và các ngôi sao của chúng di chuyển và tương tác với nhau. Mục tiêu của LSST là điền vào bức tranh đó, cung cấp một mức độ chi tiết chưa từng có về cách thức hoạt động của vũ trụ. Điều đó sẽ cung cấp cho các nhà vật lý thiên văn rất nhiều dữ liệu về bản chất của vật chất tối và vai trò của nó trong vũ trụ.
Và vào năm 2019, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu sẽ mở mắt 6.200 lb (2.800 kg) của kính thiên văn đó và đưa ra ánh sáng. Hoạt động khoa học bắt đầu vào năm 2022.
Cuộc đua xây dựng máy dò thế hệ tiếp theo sẽ nóng lên
Các nhà vật lý hạt đã suy đoán trong một thời gian dài rằng dấu hiệu trực tiếp đầu tiên của vật chất tối có thể là một tia sáng. Đây là cách nó có thể hoạt động: Khi vật chất tối va chạm với các chất trơ trong phòng rất tối, những chất đó sẽ phát ra những đốm sáng mờ nhạt. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã chế tạo máy dò theo nguyên tắc này, nhưng cho đến nay, vẫn chưa có kết quả nào được đưa ra.
Vào năm 2019, các nhà khoa học ở Trung Quốc sẽ làm việc chăm chỉ trên nền tảng PandaX, nơi nhìn chằm chằm vào xenon cả ngày lẫn đêm để tìm kiếm sự lấp lánh. Các nhà khoa học đang nhanh chóng nâng cấp máy dò để phù hợp với mục tiêu xenon 4 tấn (3,6 tấn), báo cáo rằng họ hy vọng sẽ hoàn thành phần lớn công việc đó trong suốt năm 2019 và 2020. Máy dò mới sẽ được gọi là PandaX-xt.
Không chịu thua kém, các nhà nghiên cứu ở Nam Dakota sẽ hoàn thành các giai đoạn xây dựng quan trọng nhất trên LUX-ZEPLINE, nơi sẽ quan sát toàn bộ 10 tấn (9 tấn) xenon gần một dặm dưới thị trấn Lead, Nam Dakota. Giống như PandaX-xt, dự án có thể sẽ không hoàn thành cho đến năm 2020.
Ý cũng sẽ tiến lên trong việc nâng cấp máy dò của mình, được đặt tên phù hợp là XENON, lên quy mô 8 tấn (7,2 tấn). Bản nâng cấp, được gọi là XENON-nt, sẽ được hoàn thành vào năm 2019.
Giai đoạn tiếp theo
Luôn có khả năng một số thí nghiệm ở đâu đó sẽ đưa ra bằng chứng cụ thể, không thể thay đổi được rằng một loại hạt vật chất tối đặc biệt có thể thực sự tồn tại. Nhưng trong ngắn hạn, trong hầu hết mọi lĩnh vực, các nhà vật lý tập trung vào việc sử dụng các bài học của quá khứ để thông báo các cuộc săn lùng vật chất tối tốt hơn, tốt hơn trong tương lai. Một phát hiện vật chất tối không thể thay đổi sẽ xuất hiện vào năm 2019? Đó có thể là một chút lạc quan. Nhưng các nhà vật lý theo đuổi mục tiêu đó đang bước vào năm mới để tự mình săn lùng với độ chính xác và sức mạnh hơn bao giờ hết.
