Ảnh: Stephan Widua / Unsplash
Các nhà khoa học tại Đại học Yale và Đại học Duke đã phát hiện ra rằng có tới 70 phần trăm một hạt hiếm có tên là charmonium được hình thành không phải từ hỗn hợp vật chất nguyên thủy của vũ trụ, mà trong các phản ứng muộn hơn một chút giữa các hạt hạ nguyên tử đầu tiên. Nghiên cứu, được phát hành trên tạp chí Physics Letters B, tiết lộ thêm thông tin về nguồn gốc vật chất trong Vũ trụ.
Các hạt trong vũ trụ có thể phát sinh từ plasma quark-gluon tồn tại trong 0,000001 giây đầu tiên của Vụ nổ lớn, hoặc từ các phản ứng sau đó khi các quark bên trong quả cầu lửa đang giãn nở bắt đầu kết hợp thành các hạt tổng hợp tương tác.
Các nhà vũ trụ học đã phân tích dữ liệu thu được từ máy dò ALICE của Máy gia tốc hạt lớn trong quá trình va chạm hạt nhân chì. Trong quá trình va chạm, các proton và neutron phân rã, giải phóng các meson D, sau đó va chạm với nhau. Quá trình này mô phỏng các điều kiện của Vũ trụ sơ khai, nhiệt độ của vũ trụ cao hơn 250.000 lần so với nhiệt độ của lõi Mặt trời.
Người ta biết rằng D-meson (hạt nhẹ nhất chứa một quark charm) có thể tạo thành một hạt hiếm gọi là charmonium (bao gồm một quark charm và một phản quark charm) trong các phản ứng muộn. Nghiên cứu cho thấy một phần đáng kể charmonium (lên đến 70 phần trăm) được hình thành từ các phản ứng muộn hơn, không phải từ súp quark-gluon ban đầu.
Trong những khoảnh khắc đầu tiên sau Vụ nổ lớn, một hỗn hợp nóng của các hạt hạ nguyên tử được tạo ra và nguội đi khi nó giãn nở. Tất cả những điều này xảy ra trong thời gian chưa đến một phần trăm thời gian ánh sáng đi qua một nguyên tử. Do khoảng thời gian cực kỳ ngắn, các cơ chế chịu trách nhiệm cho sự giãn nở của quả cầu lửa vẫn chưa được biết đến nhiều.
Nhưng nghiên cứu mới cho thấy các nhà khoa học không cần biết chi tiết về sự giãn nở này để khám phá cách vật chất mới được tạo ra. Một số lượng lớn các hạt hạ nguyên tử có thể được tạo ra độc lập thông qua va chạm giữa các hạt khác.
