Tín hiệu lạ từ lòng đất: Bước tiến gần nhất tới việc giải mã vật chất tối?

Trong một đường hầm bỏ hoang từ thời kỳ khai thác vàng, sâu hơn một km dưới lòng đất, một bể chứa hàng tấn xenon lỏng vừa thu được một cú va chạm kỳ lạ. Các nhà khoa học vẫn chưa thể giải thích nguồn gốc của sự kiện này, nhưng họ tin rằng đây có thể là bằng chứng vật lý thuyết phục nhất từ trước đến nay về sự tồn tại của vật chất tối — thứ vật chất vô hình chiếm tới 85% khối lượng vật chất trong vũ trụ.

Sự kiện này được ghi nhận tại Cơ sở Nghiên cứu Underground Sanford (SURF) ở South Dakota, Mỹ, nơi các nhà vật lý đang theo đuổi một trong những lý thuyết được nghiên cứu rộng rãi nhất về vật chất tối: giả thuyết WIMP (Weakly Interacting Massive Particles — Hạt khối lượng lớn tương tác yếu). Đây là những hạt có khối lượng và do đó có lực hấp dẫn, nhưng gần như không tương tác với vật chất thông thường, khiến chúng cực kỳ khó bị phát hiện.

Một vụ va chạm không thể giải thích

Trong quá trình quan sát kéo dài 220 ngày từ năm 2023 đến 2024, máy dò tại SURF đã ghi nhận một sự kiện duy nhất: một hạt nhân xenon nhận năng lượng và giật lùi. Các mô hình lý thuyết cho thấy một hạt WIMP va chạm với hạt nhân xenon có thể tạo ra phản ứng tương tự. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vô cùng thận trọng với kết quả này.

"Chỉ với một sự kiện, chúng tôi không muốn vội vàng kết luận. Chúng tôi không khẳng định đã thấy vật chất tối, nhưng chúng tôi đã thấy một điều gì đó thú vị và muốn chia sẻ với cộng đồng khoa học để lắng nghe ý kiến," Rick Gaitskell, giáo sư tại Đại học Brown và là thành viên nhóm dẫn dắt dự án, phát biểu trong một thông cáo báo chí.

Sự thận trọng này là điều dễ hiểu trong lĩnh vực vật lý hạt, nơi những "tín hiệu lạ" thường xuyên xuất hiện và biến mất sau khi được kiểm tra kỹ lưỡng. Tuy nhiên, điều khiến sự kiện lần này trở nên đặc biệt là nó đã vượt qua mọi quy trình lọc nhiễu — vốn được thiết kế để loại bỏ các tương tác từ bức xạ hoặc hạt đã biết. Sau khi phân tích, nhóm nghiên cứu không tìm thấy lời giải thích nào từ các nguồn nhiễu thông thường phù hợp với dữ liệu thu được.

Bước nhảy vọt về mặt lý thuyết và những hạn chế

Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả dưới dạng bản in trước (preprint) — chưa qua phản biện đồng nghiệp — và trình bày tại Hội nghị Vật lý hạt TeV năm 2026 ở Nhật Bản. Mặc dù một sự kiện đơn lẻ không đủ thống kê để khẳng định một khám phá lớn, các mô hình WIMP mà nhóm phân tích cho thấy hạt này có khối lượng lớn hơn proton khoảng 200 lần — một thông số quan trọng giúp giới khoa học hiểu hơn về cách vật chất tối tương tác với vật chất thường.

Sam Eriksen, nhà nghiên cứu cấp cao tại Đại học Bristol và là tác giả chính của nghiên cứu, nhấn mạnh ý nghĩa của sự kiện này:

"Chúng tôi hiểu rõ máy dò và các nguồn nhiễu của mình đến mức chỉ một sự kiện nổi bật như vậy cũng có giá trị. Các sự kiện vật chất tối được dự đoán là cực kỳ hiếm, nên chỉ cần một vài sự kiện là có thể đánh dấu lần đầu tiên phát hiện WIMP."

Vật chất tối: Bí ẩn trung tâm của vũ trụ học hiện đại

Vật chất tối không quan sát trực tiếp được bởi nó không tương tác với ánh sáng hay bức xạ điện từ. Phần lớn bằng chứng về sự tồn tại của nó đến từ hiệu ứng hấp dẫn — khối lượng của nó đã "kéo" vật chất trong vũ trụ sơ khai để hình thành các ngôi sao, thiên hà và mạng lưới cấu trúc lớn mà chúng ta thấy ngày nay. Ngoài giả thuyết WIMP, các nhà khoa học cũng đang xem xét nhiều khả năng khác, từ các nhóm hạt mới cho tới các lỗ đen nguyên thủy.

Sự kiện tại SURF càng trở nên thú vị khi nối tiếp một công bố khác từ tháng 11/2025, khi các nhà thiên văn Nhật Bản tuyên bố đã thấy dấu hiệu vật chất tối trong Dải Ngân Hà. Cả hai kết quả đều mang tinh thần "cẩn thận nhưng đầy hy vọng" — đúng với bản chất của những khám phá khoa học lớn cần được kiểm chứng nhiều lần.

Ý nghĩa đối với nghiên cứu vũ trụ và công nghệ

Với giới công nghệ và khoa học tại Việt Nam, dù chưa có dự án săn tìm vật chất tối trong nước, nhưng hệ sinh thái máy dò siêu nhạy như SURF đặt ra một chuẩn mực đáng học hỏi về thiết kế thí nghiệm và xử lý tín hiệu — những kỹ năng có thể áp dụng cho các lĩnh vực khác như cảm biến lượng tử, an ninh hạt nhân hay phân tích dữ liệu lớn.

Tương lai của việc xác nhận sự kiện này phụ thuộc vào việc quan sát thêm nhiều sự kiện tương tự. Các nhà vật lý đang nâng cấp thiết bị để tăng độ nhạy trong các chu kỳ chạy tiếp theo. Cho tới lúc đó, "một sự kiện bí ẩn trong mỏ vàng cũ" vẫn là một trong những gợi ý rõ ràng nhất về nơi vật chất tối đang trú ngụ.