Các nhà khoa học bác bỏ sự tồn tại của 'neutrino vô sinh', khép lại giả thuyết kéo dài 30 năm

Các nhà nghiên cứu thuộc Thí nghiệm MicroBooNE đã kết luận rằng một loại hạt giả định, được gọi là 'neutrino vô sinh', không tồn tại. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Nature, đã loại bỏ một trong những lời giải thích hàng đầu cho các bí ẩn lâu nay trong ngành vật lý hạt.

Neutrino là hạt cơ bản dồi dào nhưng khó phát hiện. Các thí nghiệm trước đây đã quan sát thấy những bất thường mà Mô hình Chuẩn của vật lý không thể giải thích, dẫn đến giả thuyết về sự tồn tại của một loại neutrino thứ tư, hay còn gọi là neutrino 'vô sinh'.

Thí nghiệm MicroBooNE, được thực hiện tại Fermilab từ năm 2015 đến 2021, đã tìm kiếm bằng chứng về loại hạt này bằng cách bắn các chùm neutrino muon vào một máy dò có độ chính xác cao. Kết quả cho thấy không có sự xuất hiện quá mức của các neutrino electron như giả thuyết dự đoán. Dữ liệu hoàn toàn khớp với một vũ trụ không có neutrino vô sinh. Nghiên cứu nhận được sự hỗ trợ từ Bộ Năng lượng và Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.

Kết quả của MicroBooNE không chỉ đơn thuần là một phát hiện khoa học; nó là một sự điều chỉnh quan trọng trong lộ trình nghiên cứu vật lý cơ bản. Trong ba thập kỷ, giả thuyết về 'neutrino vô sinh' là lời giải thích phổ biến và hấp dẫn nhất cho các dữ liệu bất thường từ những thí nghiệm trước đó như LSND và MiniBooNE. Việc bác bỏ nó một cách dứt khoát buộc cộng đồng khoa học phải từ bỏ một lối mòn quen thuộc và tìm kiếm những hướng đi hoàn toàn mới.

Đây là một ví dụ điển hình về cách khoa học vận hành: một kết quả phủ định vẫn là một bước tiến lớn. Nó thu hẹp phạm vi các khả năng và giúp các nhà vật lý tập trung vào những giả thuyết khác, có thể phức tạp hoặc mới lạ hơn. Mặc dù giả thuyết neutrino vô sinh đã bị loại bỏ, những quan sát bất thường ban đầu vẫn còn đó và cần được giải thích. Bí ẩn không hề biến mất, trái lại, nó còn trở nên sâu sắc hơn.

Sự kiện này mở đường cho một kỷ nguyên mới của nghiên cứu neutrino, có thể dẫn đến những khám phá bất ngờ về các hiện tượng chưa được biết đến, chẳng hạn như vật chất tối hoặc các tương tác vật lý mới. Các kỹ thuật và công cụ được phát triển cho MicroBooNE giờ đây sẽ là nền tảng cho các thí nghiệm lớn hơn và phức tạp hơn, nhằm giải quyết những câu đố hóc búa nhất còn lại trong Mô hình Chuẩn.