Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học ở trường đại học Kanazawa đề xuất một khung toán học mới để hiểu được các đặc tính của neutrino, một dạng hạt cơ bản. Công trình này có thể giúp các nhà vũ trụ học tạo ra một tiến trình về nghịch lý hiển nhiên về sự tồn tại của vật chất trong vũ trụ.

Mô hình Chuẩn của vật lý hạt đã phác thảo ra các thành phần cơ bản của vật chất và các lực tương tác giữa chúng, vốn đã được chứng minh bằng thực nghiệm, nhất là trong cuộc khám phá ra hạt Higgs boson, hạt từng được dự báo, vào năm 2012. Tuy vậy Mô hình chuẩn vẫn chưa giải quyết được một số vấn đề tồn tại đã lâu trong vũ trụ như việc nhận diện “vật chất tối” mà chúng ta biết là có thể nó ở đó nhưng chúng ta vẫn chưa từng phát hiện ra nó một cách trực tiếp và chưa biết tại sao có nhiều vật chất trong vũ trụ hơn là phản vật chất. Nhiều nhà khoa học tin là các hạt “ma” như neutrino có thể đóng một vai trò quan trọng trong câu trả lời của những vấn đề này.

Neutrino, vốn rất khó tương tác với những vật chất khác, được tạo ra bằng các phản ứng hạt nhân như những phản ứng do mặt trời tạo ra, và hàng tỉ tỉ hạt xuyên qua cơ thể chúng ta từng giây. Các thí nghiệm đã chứng tỏ là trong khi không có khối lượng, các hạt neutrino nhẹ hơn rất nhiều so với những hạt khác. Điều này khiến cho các nhà vật lý đưa ra giả thuyết là các hạt neutrino nhận được khối lượng của chúng từ một quá trình khác so với những hạt cơ bản khác, gọi là cơ chế bập bênh (seesaw mechanism).

Hiện tại một nhóm nghiên cúu do các nhà khoa học trường đại học Kanazawa dẫn dắt dã phát triển một lý thuyết để giải thích các đặc tính bất thường của các hạt neutrino.

“Chúng tôi đã dùng cơ chế bập bênh với các toán tử 5 chiều hoặc 7 chiều để miêu tả những tương tác của một hạt neutrino với hai hạt lepton và hai hạt W boson mang lực”, Mayumi Aoki giải thích.

Các hạt lepton là một lớp các hạt cơ bản bao gồm nhiều loạt hạt, trong đó có neutrino, electron... Giải các phương trình chứng tỏ những vi phạm của dự đoán số lượng lepton luôn luôn được bảo toàn của Mô hình Chuẩn.

“Để vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn, chúng tôi phải giải thích tại sao sự bảo toàn lepton thi thoảng lại bị vi phạm, mặc dù chỉ ở mức rất nhỏ”, Aoki nói. “Một sự mất cân bằng nhỏ ở mức phần tỉ có thể giải thích tại sao tất cả vật chất không bị phản vật chất triệt tiêu sau Big Bang”.

“Công trinh nghiên cứu của chúng tôi giả thích nguồn gốc của khối lượng hạt neutrino và cung cấp những dự đoán có thể kiểm chứng trực tiếp tại Large Hadron Collider”, Aoki giải thích. Các khối lượng cực nhẹ của các hạt neutrino có thể nắm trong tay điều chính yếu để giải quyết những câu hỏi lớn vẫn thách thức con người cả thiên niên kỷ.