Khám phá này do thiết bị ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) của NASA ghi nhận, đặt ra câu hỏi lớn về những giới hạn hiện tại của vật lý hạt và có thể là manh mối cho những dạng vật chất chưa từng được biết đến, thậm chí là vật chất tối.
Theo tiến sĩ Stephanie Wissel, nhà vật lý tại Đại học Penn State (Mỹ), ANITA được thả bằng khinh khí cầu bay ở độ cao khoảng 40 km phía trên Nam Cực - nơi gần như không có tín hiệu nhiễu. Mục tiêu của thiết bị là thu nhận các sóng vô tuyến sinh ra khi các tia vũ trụ năng lượng cao va chạm với khí quyển Trái Đất, đặc biệt là các "vòi băng"- chùm hạt phóng xạ bắn lên từ băng khi neutrino tương tác với các phân tử băng.
Tuy nhiên, hai tín hiệu gần đây khiến các nhà nghiên cứu vô cùng bối rối. Chúng không giống như các tín hiệu phản xạ thông thường mà lại dường như xuất phát từ dưới lớp băng, với góc tới lên tới 30 độ dưới bề mặt - một điều không thể lý giải được bằng các mô hình vật lý hạt hiện nay.
"Dựa trên tính toán của chúng tôi, tín hiệu này đã phải xuyên qua hàng ngàn kilomet lớp đá rắn trước khi tới được thiết bị. Nhưng nếu đúng như vậy, sóng vô tuyến sẽ phải bị hấp thụ gần như hoàn toàn", Tiến sĩ Wissel cho biết.
Thiết bị ANITA được đặt ở Nam Cực vì có rất ít khả năng bị nhiễu từ các tín hiệu khác, nhằm thu được các tín hiệu phát xạ, máy dò vô tuyến gắn trên khinh khí cầu được gửi đi bay qua các dải băng. (Ảnh: Penn State)
Điều này đặt ra khả năng: phải chăng những tín hiệu đó không phải do neutrino gây ra, hay thậm chí là do một loại hạt mới chưa từng được biết đến?
Neutrino là một loại hạt cực nhỏ, không mang điện và gần như không tương tác với vật chất. Mỗi giây, hàng tỷ neutrino xuyên qua cơ thể con người mà không để lại dấu vết nào. Nhưng chính vì tính chất này, nếu bắt được một tín hiệu neutrino thì đó có thể là dấu hiệu cho những sự kiện vũ trụ khổng lồ, như vụ nổ siêu tân tinh hay thậm chí là tàn dư từ Vụ Nổ Lớn (Big Bang).
"Chúng tôi đang cố xây dựng các kính thiên văn neutrino khổng lồ dựa trên sóng vô tuyến để thu những tín hiệu cực kỳ hiếm hoi này", bà Wissel nói thêm.
Trong trường hợp neutrino tương tác với băng ở Nam Cực, chúng tạo ra hạt tau lepton, rồi phân rã và sinh ra "vòi khí" - những chùm sóng vô tuyến có thể được thiết bị ANITA phát hiện. Nếu quan sát được đầy đủ các đặc điểm, các nhà khoa học có thể lần ngược dấu vết để xác định nguồn gốc của hạt.
Hiện nhóm nghiên cứu đang phát triển một thiết bị mới mang tên PUEO, được kỳ vọng sẽ có độ nhạy cao hơn và phạm vi quan sát lớn hơn ANITA. Tiến sĩ Wissel kỳ vọng PUEO có thể phát hiện thêm các tín hiệu dị thường và giúp giới khoa học hiểu rõ hơn bản chất của chúng.
"Có thể đây là một hiện tượng truyền sóng nào đó xảy ra gần băng hoặc gần đường chân trời mà chúng ta chưa hiểu rõ", bà Wissel chia sẻ. "Nhưng dù đã khảo sát nhiều khả năng, hiện chúng tôi vẫn chưa tìm ra lời giải thích hợp lý".
