Mảng Kính viễn vọng đã phát hiện tia vũ trụ có năng lượng cao thứ hai từng được quan sát, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong vật lý thiên văn.
Khám phá đột phá này diễn ra sau hạt Oh-My-God nổi tiếng được phát hiện bởi thí nghiệm Mắt ruồi của Đại học Utah vào năm 1991, hạt này thách thức sự hiểu biết thông thường do mức năng lượng phi thường của nó.
(Ảnh: ĐẠI HỌC OSAKA METROPOLITAN/L-INSIGHT, ĐẠI HỌC KYOTO/RYUUNOSUKE TAKESHIGE)
Mảng kính thiên văn
Vào ngày 27 tháng 5 năm 2021, thí nghiệm Mảng Kính viễn vọng, do Đại học Utah và Đại học Tokyo dẫn đầu, đã ghi lại tia vũ trụ có năng lượng cực cao thứ hai, tự hào với mức năng lượng 2,4 x 10^20 electron volt (eV).
Để dễ hình dung, năng lượng của hạt hạ nguyên tử đơn lẻ này tương đương với việc thả một viên gạch vào ngón chân của bạn từ độ cao ngang thắt lưng. Thí nghiệm nằm ở ngoại ô Delta, Utah, bao gồm 507 trạm dò bề mặt có diện tích rộng 700 km2.
Sự cố đã kích hoạt 23 máy dò ở khu vực phía tây bắc của Mảng Kính thiên văn, bao phủ một phạm vi rộng 48 km2. Điều thú vị là đường đi của tia vũ trụ này dường như bắt đầu từ Khoảng trống cục bộ, một khoảng trống trong không gian tiếp giáp với thiên hà Milky Way.
Người đồng phát ngôn của Telescope Array John Matthews giải thích câu đố xung quanh những hạt năng lượng cao này bằng cách nói: “Các hạt này có năng lượng rất cao, chúng không nên bị ảnh hưởng bởi từ trường của thiên hà và ngoài thiên hà. Bạn có thể chỉ ra nơi chúng đến từ trên bầu trời.”
“Nhưng trong trường hợp hạt Oh-My-God và hạt mới này, bạn theo dõi quỹ đạo của nó đến nguồn của nó và không có năng lượng nào đủ cao để tạo ra nó. Đó là bí ẩn của việc này-cái quái gì đang xảy ra vậy?, ” anh nói thêm.
Các nhà nghiên cứu đặt tên cho tia vũ trụ năng lượng cực cao này là hạt Amaterasu, lấy cảm hứng từ nữ thần mặt trời trong thần thoại Nhật Bản. Các quan sát đặt ra những câu hỏi về vật lý hạt mà khoa học vẫn chưa biết đến.
Các tia vũ trụ, tàn dư của các sự kiện thiên thể dữ dội, di chuyển trong không gian với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, chạm vào bầu khí quyển phía trên của Trái đất và tạo ra các hạt thứ cấp rơi xuống bề mặt. Thiết lập độc đáo của Mảng Kính thiên văn, với các máy dò bao phủ một khu vực rộng lớn, cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu quỹ đạo và năng lượng của các tia vũ trụ này.
Vượt qua giới hạn
Các nhà vật lý thiên văn đã tính toán một ranh giới lý thuyết gọi là ngưỡng Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK), biểu thị năng lượng cao nhất mà một proton có thể giữ lại khi di chuyển những khoảng cách đáng kể trước khi tương tác với bức xạ nền vi sóng làm cạn kiệt năng lượng của nó.
Cả hạt Oh-My-God và Amaterasu đều vượt qua giới hạn này một cách đáng kể. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng thành phần của hạt có khả năng là một proton, điều này cuối cùng đưa ra một yếu tố bí ẩn bổ sung.
Theo vật lý hạt, một tia vũ trụ vượt qua ngưỡng GZK sẽ có quá nhiều năng lượng để nền vi sóng có thể làm thay đổi quỹ đạo của nó. Việc truy ngược đường đi của nó dẫn đến không gian trống, khiến câu đố càng phức tạp hơn.
Đồng tác giả của Telescope Array, John Belz, gợi ý những khả năng độc đáo và nói: “Đó có thể là những khiếm khuyết trong cấu trúc của không thời gian, sự va chạm của các dây vũ trụ. Ý tôi là, tôi chỉ đang nói ra những ý tưởng điên rồ mà mọi người đang nghĩ ra vì không có một giải thích thông thường.”
Mảng kính viễn vọng, nằm ở sa mạc phía Tây của Utah, nhằm mục đích ghi lại nhiều sự kiện vũ trụ hơn và làm sáng tỏ bản chất phức tạp của các tia vũ trụ năng lượng cực cao này.
Theo báo cáo, Mảng Kính viễn vọng đã quan sát được hơn 30 tia vũ trụ năng lượng cực cao, nhưng không có tia nào đạt đến mức năng lượng cấp Oh-My-God. Chưa có quan sát nào tiết lộ nguồn gốc của chúng hoặc cách chúng có thể di chuyển đến Trái đất.
Khi các nhà vật lý thiên văn đang vật lộn với bí ẩn vũ trụ này, Mảng Kính viễn vọng mở rộng nhằm mục đích làm sáng tỏ những bí mật ẩn giấu bên trong những hạt phi thường này. Những phát hiện của nhóm nghiên cứu là được phát hành trên tạp chí Khoa học.
ⓒ 2023 TECHTIMES.com Mọi quyền được bảo lưu. Không sao chép mà không được phép.