Các nhà lý thuyết đưa ra phương pháp mới xác định khối lượng neutrino

Michael Schmitt, thành viên của nhóm nghiên cứu nói trên, thuộc đại học Northwestern, phát biểu: "Nếu neutrino có khối lượng, nhất định chúng phải có một moment từ..

Các nhà lý thuyết đưa ra phương pháp mới xác định khối lượng neutrino

Khi đo khối lượng các hạt cơ bản, có một số phép cân thông thường không thể dùng đến Ví dụ, khối lượng của electron vào khoảng 10 -30 kg nên chỉ có thể đo được bằng cách dựa vào các quan hệ toán học của nó với các tính chất khác, có thể đo được bằng thực nghiệm Nhưng đối với neutrino, vốn nhẹ hơn electron hàng triệu lần, thì sự việc càng khó khăn hơn Thử thách này đã khơi gợi 3 nhà vật lý Mỹ đề ra một giải pháp mới

để đo và thu hẹp khoảng ước lượng khối lượng

của neutrino

Michael Schmitt, thành viên của nhóm nghiên cứu nói

trên, thuộc đại học Northwestern, phát biểu: "Nếu

neutrino có khối lượng, nhất định chúng phải có một

moment từ Điều này có nghĩa là chúng ta có thể phỏng đoán khối lượng của neutrino thông qua việc đo moment từ của chúng, mặc dù moment từ này rất nhỏ.”

Dù vậy, có vẻ như cơ hội thành công rất mong manh

Sự dao động của Neutrino:

Lý do chính xác vì sao khối lượng của neutrino lại rất nhỏ so với các hạt cơ bản khác, cho đến nay, vẫn là một bí ẩn Thực tế, trước năm 1998, dựa trên mô hình chuẩn của vật lý hạt thì neutrino - vốn có đến 3 loại-được cho là không có khối lượng Nhưng vào năm 1998, các nhà nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm

SuperKamiokande của Nhật đã tìm ra rằng: tỷ số của electron (một dạng muon) -một dạng neutrino được sinh ra bởi sự va chạm giữa các tia vũ trụ với khí quyển trái đất từ bên phía này lại khác với tỷ số đo được cũng do những va chạm ấy, xảy ra ở phía bên kia của trái đất Thí nghiệm này đã minh chứng cho mối ngờ vực trước đó: neutrino có thể thay đổi tính chất khi chúng truyền đi, điều này có nghĩa là chúng có khối lượng

Sự dao động của neutrino vốn chỉ cung cấp cho các nhà nghiên cứu những thông tin rất mập mờ rằng chúng là các hạt trung hòa điện tích Nhưng do xác suất mà một loại neutrino có thể dao động sang loại khác tỉ lệ thuận với sự sai khác giữa bình phương khối lượng của chúng, sự dao động của neutrino không cho phép xác định khối lượng của từng loại neutrino riêng Do đó, thậm chí một thí nghiệm nhỏ bé về khối lượng neutrino cũng là một bước khổng lồ để hướng tới giải quyết bài toán về sự bí ẩn về nguồn gốc của chúng, và cũng có thể cải thiện các kiến thức về các thông số khác của quá trình dao động neutrino

Schmitt cùng với Armen Apyan ở Đại học Northwestern (Mỹ) cùng với con trai ông là Aram Apyan (hiện đang học bậc đại học ở Viện Công nghệ Illinois) đã tính toán được kích cỡ và dạng của xung điện có thể sản sinhtrong một vòng dây khi mà một neutrino đi qua nó (xem bài báo Phys Rev D 77 037901) Giống như những thanh nam châm nhỏ bé, neutrino có thể làm thay đổi từ thông qua vòng dây và tạo ra một dòng điện cảm ứng nhất định theo định luật Faraday Do mômen từ của neutrion tỉ lệ

Chúng ta hy vọng rằng những thí nghiệm tưởng tượng có thể mang đến những ý tưởng nền tảng lớn lao - Michael Schmitt,

Northwestern University

thuận với khối lượng của nó nên do đó dòng điện này có thể cho phép suy ra khối lượng của mỗi loại neutrino một cách trực tiếp

Tín hiệu rất nhỏ.

Các tính toán của nhóm vốn hoàn toàn tương đối tính, và hầu như được thực hiện bởi thành viên trẻ tuổi Apyan mặc dù anh này vẫn còn học trung học, các tính toán này đã giả định rằng các xung có thể phải rất nhỏ Nếu cho dòng khối lượng neutrino có giới hạn trên 1 eV và mômen từ 10-10 Bohr magneton, thì biên độ của mỗi xung điện

khi một neutrino đi qua chỉ nhỏ tới cỡ 16 bậc so với 1 V "Tín hiệu này quá nhỏ so

với bất kỳ một tín hiệu nào khác mà tôi biết trong các thí nghiệm thực"

-Schmitt nói Nếu muốn làm giảm điều này, thời gian phát xung phải không đượcdài hơn 10-21 s – điều mà Schmitt cho rằng chỉ có thể xảy ra nếu xung này nhanh hơn cả ánh sáng

Liệu có thể đo được những tín hiệu nhỏ như thế này?

Vấn đề là có chăngmột thí nghiệm có khả năng đo được một tín hiệu nhỏ như thế? Theo ý kiến của Sunil Somalwarở đại học Rutgers, người mà năm 1980 đã sử dụng

những thiết bị tương tựđể tìm đơn cực từ: "Ta có thể sử dụng những thiết bị giao

thoa lượng tử siêu dẫn (SQUIDS) để đo những dòng dưới 1 fA ( 10 -15 A)" Ông

cho biết thêm: "Tuy nhiên đó là một khoảng cách quá xa so với dòng 10 -45 A

mà chúng ta cần giải quyết ở đây, thậm chí cho dù có tính đến việc nhiều hạt Neutrino chụm lại với nhau trong chùm tia từ máy gia tốc".

Mặc dù Schmitt chấp nhận rằng những tính hiệu neutrino là rất nhỏ để có thể quan sát được bằng kỹ thuật dòng, tuy nhiên nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng những kỹ thuật của họ có thể cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra momen từ của các hạt

khác "cư xử" như thế nào qua phép biến đổi Lorentz Ông nói: "Chúng tôi hy vọng

những thực nghiệm tưởng tượng trong bài báo của chúng tôi sẽ có một ý nghĩa lớn lao nào đó".

Napster & Bibipandi (Theo Physicsworld.com)