Lỗ đen 'hai con voi' bị nén nhỏ hơn nguyên tử: Điều gì đang xảy ra trong vũ trụ?

[Mai Nhung]

Những điểm chính:

• Nhóm khoa học KM3NeT phát hiện neutrino năng lượng cực cao (100 PeV) từ dưới đáy biển.
• Một nhóm nghiên cứu độc lập đưa ra giả thuyết: neutrino này có thể là dấu hiệu của lỗ đen nguyên thủy đang bốc hơi (theo lý thuyết của Stephen Hawking).
• Lỗ đen nguyên thủy (nếu có) được hình thành từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ, có kích thước cực nhỏ (nhỏ hơn nguyên tử) nhưng khối lượng đáng kể (vài chục nghìn kg).
• Phát hiện này (nếu được xác nhận) có thể là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về lỗ đen nguyên thủy, và có thể giúp giải mã bí ẩn vật chất tối.
• Các nhà khoa học sẽ tiếp tục theo dõi và tìm kiếm thêm bằng chứng để xác nhận giả thuyết này.

Một phát hiện gần đây về neutrino năng lượng cao đã làm dấy lên sự phấn khích trong cộng đồng khoa học, bởi nó có thể là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên xác nhận một giả thuyết táo bạo của nhà vật lý thiên tài Stephen Hawking về sự tồn tại của các lỗ đen nguyên thủy.

Neutrino năng lượng cao: Tín hiệu từ vũ trụ sơ khai?

Vào tháng 2 năm 2025, nhóm hợp tác khoa học KM3NeT, với hệ thống kính thiên văn neutrino đặt dưới đáy biển ngoài khơi bờ biển Pháp, Ý và Hy Lạp, đã phát hiện ra một neutrino có năng lượng lên tới 100 PeV (peta-electronvolt). Mức năng lượng này cao gấp 25 lần so với các hạt được gia tốc trong Máy Va Chạm Hadron Lớn (LHC), máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới.

Neutrino là những hạt cơ bản, gần như không có khối lượng, không mang điện tích, và tương tác rất yếu với vật chất. Chúng có thể di chuyển xuyên qua hầu hết mọi thứ mà không bị cản trở, khiến việc phát hiện chúng trở nên cực kỳ khó khăn. Tuy nhiên, neutrino năng lượng cao có thể mang thông tin về những sự kiện vũ trụ cực đoan, như vụ nổ siêu tân tinh, lỗ đen, hoặc thậm chí là từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ.

Giả thuyết táo bạo: Lỗ đen nguyên thủy đang 'bốc hơi'

Một nhóm các nhà nghiên cứu độc lập đã đưa ra một giả thuyết táo bạo để giải thích nguồn gốc của neutrino năng lượng cao này: đó có thể là dấu hiệu của một lỗ đen nguyên thủy đang bốc hơi.

Ý tưởng về lỗ đen nguyên thủy được Stephen Hawking đề xuất từ hơn 50 năm trước. Ông cho rằng, trong thời kỳ sơ khai của vũ trụ, ngay sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), những dao động lượng tử trong mật độ năng lượng có thể đã tạo ra vô số lỗ đen nhỏ, với kích thước nhỏ hơn cả nguyên tử, nhưng có khối lượng đáng kể (ví dụ, khoảng 10.000 kg, tương đương hai con voi châu Phi).

Theo lý thuyết của Hawking, các lỗ đen nguyên thủy này sẽ dần dần "bốc hơi" theo thời gian, thông qua một quá trình gọi là bức xạ Hawking. Khi một lỗ đen nhỏ đi đến giai đoạn cuối của quá trình bốc hơi, nó sẽ phát ra một luồng bức xạ cực mạnh, bao gồm cả các hạt neutrino năng lượng cao.

Thách thức và triển vọng

Nếu neutrino mà KM3NeT phát hiện thực sự có nguồn gốc từ một lỗ đen nguyên thủy đang bốc hơi, thì đây sẽ là một phát hiện chấn động, có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.

Tuy nhiên, giả thuyết này vẫn còn nhiều thách thức:

• Kích thước và khối lượng: Làm thế nào một lỗ đen nhỏ như vậy (nhỏ hơn nguyên tử, nặng bằng hai con voi) có thể tồn tại cho đến ngày nay? Theo các tính toán thông thường, những lỗ đen nguyên thủy có kích thước này đáng lẽ đã bốc hơi hết từ lâu. Các nhà nghiên cứu cho rằng có thể có một cơ chế lượng tử đặc biệt nào đó đã giúp chúng ổn định trong thời gian dài hơn.
• Vật chất tối: Nếu lỗ đen nguyên thủy tồn tại, chúng có thể là một phần của vật chất tối, một loại vật chất bí ẩn chiếm phần lớn khối lượng trong vũ trụ, nhưng chưa từng được quan sát trực tiếp.

Các nhà khoa học dự đoán, nếu giả thuyết này đúng, KM3NeT sẽ tiếp tục phát hiện thêm các neutrino năng lượng cao tương tự trong những năm tới.

Phát hiện neutrino năng lượng cao của KM3NeT, cùng với giả thuyết về lỗ đen nguyên thủy, đã mở ra một chương mới trong việc nghiên cứu vũ trụ. Dù còn nhiều câu hỏi cần được giải đáp, đây có thể là một bước tiến quan trọng, đưa chúng ta đến gần hơn với việc hiểu rõ bản chất của không-thời gian, vật chất tối, và những bí ẩn của vũ trụ sơ khai.

 

[HOÀNG TRƯỜNG SA]

Vũ trụ là vô hạn, có cái gì mà nằm ra được ngoài vũ trụ đâu! Nhận thức vũ trụ là một quá trình không có điểm kết thúc bởi vì trong vũ trũ mọi cái luôn chuyển động, cái gì đứng yên sẽ là cái tự biến mất!