Mặc dù chiếm khoảng 85% tổng khối lượng của vũ trụ, nhưng vật chất tối cho đến nay vẫn chưa bị máy móc nào phát hiện. Bây giờ một nghiên cứu mới đề xuất cách để bắt được tín hiệu từ quá trình hạt nhân nguyên tử hấp thụ năng lượng của vật chất tối.
(T/N: Có TLDR ở cuối bài)
____________________
Link Reddit: https://redd . it/geapow
____________________
u/Bluegatorator(275 points)
Ai đó có thể giải thích tại sao vật chất tối không thể là một lực khác yếu đến mức nó chỉ được quan sát ở quy mô thiên hà? Google đã không giúp đỡ nhiều. Tôi biết rằng trọng lực thực chất giống như vậy nhưng tại sao nó không thể là một thứ khác hoạt động như trọng lực ở kích thước đó?
>u/subgeniuskitty(113 points)
Bình luận này từ ba năm trước cung cấp một bản tóm tắt tuyệt vời về bằng chứng cho các lý thuyết vật chất tối hiện tại của chúng ta. Nó được viết để giải quyết câu hỏi chính xác của bạn về “tại sao vật chất tối thực sự không phải là thứ gì khác?”.
[Thông tin tổng hợp nhưng tôi không kiếm lại được nguồn]
Dưới đây là lịch sử về việc tại sao chúng ta tin vào sự tồn tại của vật chất tối. Tôi cũng sẽ trích dẫn nghiên cứu khoa học này cho những sinh viên nghiêm túc muốn đọc thêm, hoặc những người muốn đối chứng các quan điểm của tôi với nghiên cứu kho học .
Đầu những năm 1930, một nhà khoa học người Hà Lan tên là Jan Oort ban đầu phát hiện ra rằng có những vật thể trong các thiên hà đang di chuyển nhanh hơn vận tốc thoát của cùng một thiên hà (được đưa ra khối lượng quan sát được) và kết luận rằng phải có khối lượng không thể quan sát được giữ các vật thể này và công bố lý thuyết của ông vào năm 1932.
– Bằng chứng 1: Các vật thể trong các thiên hà thường di chuyển nhanh hơn vận tốc thoát nhưng không thực sự thoát ra.
Zwicky, cũng trong những năm 1930, đã phát hiện ra rằng các thiên hà có động năng lớn hơn nhiều so với khối lượng quan sát được và có thể giải thích rằng phải có một khối lượng không quan sát được mà ông gọi là vật chất tối. (Zwicky sau đó đặt ra thuật ngữ “vật chất tối”)
– Bằng chứng 2: Các thiên hà có động năng nhiều hơn vật chất “bình thường” sẽ cho phép.
Vera Rubin sau đó quyết định nghiên cứu cái được gọi là ‘đường đồ thị tốc độ xoay’ của các thiên hà và tìm thấy giả thuyết này. Như bạn có thể thấy, vận tốc ly tâm rất khác so với những gì được dự đoán từ vật chất quan sát được. Cô kết luận rằng một cái gì đó giống như vật chất tối được đề xuất của Zwickey là cần thiết để giải thích điều này.
– Bằng chứng 3: Các thiên hà xoay khác với vật chất “bình thường” sẽ cho phép.
Năm 1979, D. Walsh và cộng sự là một trong những người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng thấu kính hấp dẫn, được dự đoán bởi thuyết tương đối. Một vấn đề: lượng ánh sáng bị khúc xạ lớn hơn nhiều so với mong đợi từ vật chất có thể quan sát được. Tuy nhiên, nếu bạn thêm chính xác lượng vật chất tối cần để làm cho đồ thị tốc độ quay của Vera Rubin chính xác, bạn sẽ tính toán được lượng thấu kính hấp dẫn đúng như với quan sát được.
– Bằng chứng 4: Các thiên hà bẻ cong ánh sáng lớn hơn vật chất “bình thường” sẽ cho phép. Và số vật chất “chưa thấy” được cần để giải quyết các vấn đề 1-3 ở trên.
Vào thời điểm này, các nhà nghiên cứu đang chú trọng vật chất tối vì có nhiều cách độc lập để xác minh khối lượng thiếu cần thiết.
MACHO được đề xuất như là giải pháp (về cơ bản là những ngôi sao bình nhưng khó quan sát từ trái đất) nhưng các cuộc khảo sát gần đây đã loại trừ điều này bởi vì độ nhạy của chúng ta đối với những vật thể này tăng lên, chúng ta không thấy bất kỳ ngôi sao “mất tích” nào có thể giải thích vấn đề.
– Bằng chứng 5: Kính thiên văn của chúng tôi là những sản phẩm có khả năng phóng đại tốt hơn so với kính thiên văn những năm 30. Và chúng ta càng nhìn tốt hơn thì càng khẳng định rằng vật chất “bình thường” không bao giờ giải quyết được vấn đề nêu trên.
Tỷ lệ deuterium so với hydro trong vật liệu tỷ lệ thuận với mật độ. Tỷ lệ quan sát được trong vũ trụ được phát hiện là không phù hợp với vật chất chỉ quan sát được … nhưng sẽ ra đáp án đúng như dự đoán khi bạn thêm vật chất tối vào phương trình.
– Bằng chứng 6: Tỷ lệ deuterium so với hydro hoàn toàn độc lập với các bằng chứng ở trên và vẫn xác nhận chính xác khối lượng “thiếu” là cần thiết.
Phổ công suất của nền vi sóng vũ trụ phụ thuộc nhiều vào lượng vật chất trong vũ trụ. Như biểu đồ này chỉ ra ở đây, chỉ khi vật chất có thể quan sát được ~4% tổng năng lượng thì dữ liệu mới có thể được giải thích.
– Bằng chứng 7: Không phụ thuộc vào tất cả các quan sát của các ngôi sao và thiên hà, ánh sáng từ vụ nổ lớn cũng đòi hỏi chính xác khối lượng “mất tích” chính xác.
Hình ảnh này có thể khó hiểu nhưng hóa ra chúng ta có thể định lượng “hình dạng” của cách các thiên hà tập hợp và không có vật chất tối. “Độ lồi lõm” của cụm từ các hình ảnh SDSS này chỉ khớp với dự đoán vật chất tối.
– Bằng chứng 8: Không phụ thuộc vào cách các thiên hà quay, động năng của chúng, v.v … là câu hỏi về cách chúng tập hợp lại với nhau. Và các quan sát phân cụm xác nhận sự cần thiết của các vật chất tối trung gian ”
Một trong những điều thuyết phục gần đây nhất được mô tả ở đây. Chúng ta đã thấy hai thiên hà va chạm trong đó vật chất “quan sát” thực sự đã trải qua một vụ va chạm nhưng thấu kính hấp dẫn vẫn không bị cản trở, điều này phù hợp với niềm tin rằng phần lớn khối lượng trong thiên hà là vật chất tối không va chạm, không cảm thấy tương tác va chạm và truyền qua mang phần lớn các thấu kính hấp dẫn với nó.
– Bằng chứng 9: Khi các thiên hà hợp nhất, theo nghĩa đen chúng ta có thể quan sát vật chất tối không va chạm đi qua phía bên kia thông qua thấu kính hấp dẫn.
Năm 2009, Penny và cộng sự. cho thấy vật chất tối là cần phải có cho các thiên hà quay nhanh để không bị xé toạc bởi các “lực thủy triều”. Và tất nhiên, khối lượng cần thiết là chính xác như những gì giải quyết mọi vấn đề khác ở trên.
– Bằng chứng 10: Các thiên hà trải qua các “lực thủy triều” mà vật lý cơ bản nói rằng nên tách chúng ra và chúng vẫn ổn định. Và số lượng vật chất vô hình cần thiết để giữ cho chúng ổn định là chính xác những gì cần thiết cho mọi thứ khác.
11. Có những lý thuyết phản biện, nhưng như Sean Carroll làm rất hay ở đây là để cho thấy các lý thuyết phản tác dụng tệ đến mức nào. Họ không tìm thấy tất cả các dữ liệu. Họ làm cách phức tạp và lộn xộn hơn nhiều và sai lệch với các thí nghiệm mới…
Ngược lại, Zwicky đề xuất mô hình vật chất tối từ hồi những năm 1930 tiếp tục vừa giải thích vừa dự đoán mọi thứ chúng ta quan sát hoàn hảo qua nhiều thế hệ các nhà khoa học kiểm tra nó một cách độc lập. Do đó vật chất tối được tin tưởng rộng rãi.
– Bằng chứng 11: Các lý thuyết vật chất tối đã tồn tại hơn 80 năm và không một giải pháp thay thế nào có thể giải thích được ngay cả hầu hết các vấn đề trên. Ngoại trừ lý thuyết ban đầu đã dự đoán tất cả.
Kết luận: Hãy nhìn xem, tôi biết mọi người thích thể hiện sự hoài nghi đối với vật chất tối vì nhiều lý do nhưng cuối cùng, các lý thuyết về vật chất tối đã vượt qua hàng chục thử nghiệm mà không thất bại trong nhiều thập kỷ nay. Các thử nghiệm rất độc lập giữa các nhóm nghiên cứu và các thế hệ khác nhau. Vì vậy, cá nhân tôi nghĩ rằng chúng ta đã chính thức bước vào một lĩnh vực, nơi điều quan trọng là mọi người phải hoài nghi về tuyên bố rằng vật chất tối không có thật. Hoặc tuyên bố rằng các nhà khoa học không biết họ đang làm gì.
Cũng nên hoài nghi khi bài báo truyền thông không thể tránh khỏi xuất hiện hàng tháng nói rằng ai đó đã “gỡ rối” vật chất tối bởi vì lý thuyết của họ giải thích một số đường cong xoay vòng từ những năm 1930. Nghi ngờ vì đường cong xoay là một trong ít nhất một chục thử nghiệm độc lập, chưa kể 80 năm dự đoán chắc chắn.
Vì vậy đây là một số lý do để coi trọng vật chất tối.
Tôi chỉ đưa ra thông tin ở đây, bình luận ban đầu không phải là của tôi và tôi không muốn phủ nhận công sức của tác giả.
>>u/theonefinn(11 points)
Tôi mới biết điều số 9 thôi á và nó khá hấp dẫn với tôi. Tôi không biết là chúng ta đã chỉ ra được về cơ bản rằng vật chất tối đã bật noclip.
>>>u/Yes_Indeed(12 points)
Đúng, đó cũng là một tính năng được nêu ra ở điều thứ 7. Để giải thích hình dạng của phổ công suất CMB, bắt buộc một dạng vật chất không được ghép với bức xạ. Nói cách khác, vũ trụ cần có một phần khối lượng không chịu tác động của bức xạ và tự bản thân nó dao động để có những đường cong như chúng ta đã đo được. May mắn là có một dạng vật chất được lý thuyết hoá phù hợp một cách hoàn hảo với mô tả trong nhiều thập kỷ.
>>>u/subgeniuskitty(3 points)
Vật chất tối về cơ bản đã bật noclip
>>>u/Monsieurcaca(3 points)
Các lực tiếp xúc thông thường giữa các vật chất là các lực điện từ trong tự nhiên (về cơ bản là lực đẩy proton-proton), do đó, có nghĩa là vật chất tối không tương tác theo cách đó vì nó không chịu tác dụng của điện từ. Có thể có một số lực lượng hạt nhân đang tự do trong các vụ va chạm, nhưng chúng có tiết diện va chạm trung bình thực sự nhỏ.
>>u/landback2(1 point)
Không phải là một thứ gì đó khác nhưng có thể phần khối lượng bị thiếu là do một số hạt vô hình tạo ra hoặc là gây ra hiệu ứng của trọng lực?
Có thể khối lượng xen kẽ với nhau? Như trong phần khối lượng bị thiếu là một trong những kích thước không dự đoán bởi lý thuyết dây?
>>>u/subgeniuskitty(1 point)
Bạn nói là một số hạt vô hình gây ra hiệu ứng của trọng lực?
Về cơ bản đấy là định nghĩa của vật chất tối á. Chúng tôi cũng đã nghĩ có thể đó là những thứ thực tế( tức là các hạt) không tương tác với ánh sáng hoặc bất kì tần số nào khác của sóng EM ( tức là vô hình) (T/N: Để phát hiện một vật thì cần một sóng từ vật đó đến thiết bị thu như mắt người, radar, radio,… Bởi vì không tương tác với ánh sáng và các sóng EM nên mới cho rằng là các cái hạt này vô hình) nhưng có thể có sự tương tác với lực hấp dẫn.
Điều này thì giống như những gì bạn đã nói thôi nha.
Có thể khối lượng xen kẽ với nhau? Như trong phần khối lượng bị thiếu là một trong những kích thước không dự đoán bởi lý thuyết dây?
Tôi có thể nói với bạn là ‘có’, nhưng mà cũng không có nghĩa lý gì cả. Lý thuyết dây không đưa ra dự đoán mà chúng tôi có thể kiểm chứng được (mà tôi biết), vì không kiểm chứng được nên cũng không có nghĩa lý gì.
Tôi nhận ra lời lẽ có vẻ khoa trương, nhưng mà những điều này thật sự rất là quan trọng. Lấy cơ học lượng tử làm ví dụ nha. Có nhiều cách để hình thành lý thuyết mà kết quả cuối cùng cũng giống nhau thôi. Vì họ không đưa ra được dự đoán nào mà có thể phân biệt được á nên xem như tất cả là một thôi.
Xét lại lịch sử tí, một vài lý thuyết hồi xưa cũng có kết quả như khi dùng thuyết cơ học Newton trả lời, về mặt dự đoán. Từ lâu chúng ta đã loại bỏ lý thuyết đó bởi vì cơ học Newton đơn giản hơn và chúng ta tin rằng các lý thuyết đơn giản hơn có nhiều khả năng giống với thực tế.
Bây giờ, điều quan trọng là nhận ra rằng không có bất kì lý thuyết nào đủ khả năng cho chúng ta biết được thực tế này như thế nào. Thay vào đó, ta nói đây là một tiêu chuẩn, một công thức nhất định để bạn có thể dùng để dự đoán những gì xảy ra trong thực tế. Đấy là lý do tại sao chúng ta thích những tiêu chuẩn đơn giản hơn phức tạp khi đưa ra những dự đoán có kết quả tương tự nhau.
Vậy còn cái lý thuyết dây thì sao? Cho tới khi mà nó có thể dự đoán chuyện gì mà ta có thể kiểm chứng, nó vẫn là một cái mô hình toán để ta giải trí thôi. Ta có thể tìm hiểu về bất kì tính năng nào mà ta thích, bao gồm cả giải thích vật chất tối theo nhiều cách khác nhau, trong khi vẫn gọi là “Lý thuyết dây”. Nếu mà lý thuyết này không thể dự đoán một cái gì mà ta có thể kiểm chứng trong thế giới xung quanh thì nó còn xa lắm cho tới khi được xem là một lý thuyết khoa học.
Đừng mà xem những chê bai ở trên là sự chỉ trích đối với lý thuyết dây. Mọi lý thuyết đều khởi đầu như một suy nghĩ viển vông của ai đó thôi. Những ban ngành có thẩm quyền vẫn chưa công nhận lý thuyết dây mặc dù nó xuất hiện đã lâu rồi.
Wow, cái bình luận này có vẻ hông hợp lắm… Xin lỗi vì viết dài quá nhưng không đưa ra câu trả lời chính xác cho bạn. Hy vọng giúp bạn sáng tỏ được một phần nào đó.
>u/bric12(492 points)
Tóm lại á, vật chất tối là một cái thứ gì đó có khối lượng mà vô hình khiến mọi thứ nặng hơn bình thường. Ta không thể thấy mấy cái thứ này, nhưng mà có thể cảm nhận được lực hấp dẫn của chúng.
(T/N: Có 4 lực cơ bản, trong đó có lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với khối lượng hai vật và tỉ lệ nghịch với khoảng cách của chúng cho nên vật chất tối không có thấy được những vẫn có tác động lên những thứ xung quanh)
Nghĩ cách trực quan thế này nha, bạn đứng trên tấm bạt lò xo, và mọi người đều có một vết lõm dưới chân họ. Nhưng mà có một chỗ lõm mà không ai đứng trên đó. Bạn không thấy ai ở đó, hông sờ hông nghe thấy ai ở chỗ đó cả. Mà cái vết lõm nó vẫn còn ở đó, cho nên bạn cho rằng là có một người tàng hình ở đó thôi và cố gắng tìm mọi cách để nhận diện người đó.
Người vô hình đó là vật chất tối. Đấy là tên mà ta đặt cho nó thôi, chúng ta hông thấy nó nhưng mà chúng ta thấy được sự ảnh hưởng của nó như nó có khối lượng và kéo mọi thứ về nó với lực hấp dẫn (Giống như vật chất bình thường thôi) để cho ta biết là nó vẫn tồn tại ở đó. Có rất nhiều giả thuyết về thực chất của nó là gì, vì vậy vật chất tối không thực sự là một vật hay một loại vật, nó còn là một bí ẩn. vật chất tối chỉ là cái tên chúng ta đã đưa ra bí ẩn.
Chỉnh sửa sau khi đọc lại câu hỏi của bạn: Nó hoàn toàn có thể là một lực lượng khác. Nó có thể là một loại hạt mới gọi là hạt WIMP. Nó có thể là rất nhiều lỗ đen nhỏ. Chúng ta không biết, vì vậy “vật chất tối” chỉ là một cái tên bao trùm tất cả những ý tưởng này.
>>u/Thluks(41 points)
Có lý do nào để mong chờ rằng có một cái gì ở đó thay vì đây chỉ là một sự bất thường của trọng lực?
>>>u/Niccolo101(98 points)
“Vật chất tối” chỉ đơn giản là cái tên chúng ta đặt cho sự bất thường này, như tôi hiểu nó – vì vậy nó không nhất thiết là “vật chất” , chúng ta chỉ sử dụng thuật ngữ “vật chất tối” cho đến khi chúng ta có ý tưởng tốt hơn gọi nó là gì
Dù sao đó cũng là sự hiểu biết của tôi về toàn bộ mớ hỗn độn này.
>>>u/piathulus(32 points)
Phải, rất nhiều lý do …
ELI5: Tóm lại, mọi thứ khác mà chúng tôi đã quan sát phù hợp với các lý thuyết hấp dẫn hiện tại của chúng tôi (thuyết tương đối rộng Einstein) ở mức độ rất cao. Về cơ bản, nếu nó hoạt động ở mọi nơi khác thì tại sao chỉ có một ngoại lệ trong tình huống ngẫu nhiên này (nơi chúng ta có thể nhìn thấy vật chất) khi các lỗ đen và siêu tân tinh dường như tuân theo? Hơn nữa, những nơi không có vật chất hữu hình tương thích với các mô hình của chúng tôi nếu chúng tôi thêm vào khối lượng bổ sung. Hơn nữa, có những lý thuyết (MOND) cho rằng lực hấp dẫn không có hoạt động hoàn hảo.
Bạn có thể wikipedia cho các ví dụ cụ thể về lý do tại sao vật chất tối là ứng cử viên hàng đầu và tại sao MOND không.
____________________
TLDR: Qua 80 năm nghiên cứu, các nhà khoa học nhận ra rằng có một cái gì đó có lực hấp dẫn tác dụng lên các vật thể hữu hình. Cái gì đó ở đây không thể dùng 6 giác quan hoặc các loại máy móc để phát hiện được và người ta đặt tên cho nó là vật chất tối. Hiện nay đã có một cách mới để bắt tín hiệu hay nói cách khác là phát hiện ra vật chất tối.
Các bình luận chủ yếu giới thiệu quá trình tìm vật chất tối trong 80 năm đó, giải thích thêm một ít về lý thuyết khoa học và tại sao lý thuyết dây không phải là lý thuyết khoa học. (Một lý thuyết khoa học được công nhận khi nó dự đoán đúng các hiện tượng trong cuộc sống của chúng ta và những hiện tượng đó có thể xác thực được)
____________________
Bài đăng của bạn Ngô Trường Tín trong group:
https://www.facebook.com/…/rvn.gr…/permalink/542262543350625
