Các nhà khoa học nhiệt hạch hạt nhân khám phá những bí ẩn về ngôi sao cổ đại trong một phòng thí nghiệm dưới lòng đất

Các nhà nghiên cứu đã khai thác sức mạnh của phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân hoạt động sâu nhất thế giới.
Các nhà khoa học nhiệt hạch hạt nhân khám phá những bí ẩn về ngôi sao cổ đại trong một phòng thí nghiệm dưới lòng đất
Kho ảnh Galaxy.

Các khám phá khoa học về các ngôi sao thường được thực hiện bằng cách nhìn ra bầu trời đêm.

Tuy nhiên, trong một trường hợp đặc biệt gần đây, một nhóm các nhà khoa học do Liyong Zhang, nhà nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Bắc Kinh, dẫn đầu, đã làm sáng tỏ vũ trụ bằng cách tiến hành các thí nghiệm tổng hợp hạt nhân sâu dưới lòng đất trong một phòng thí nghiệm dưới lòng đất.

Các nhà khoa học đã thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân sâu dưới lòng đất để các thiết bị của họ được bảo vệ khỏi bức xạ vũ trụ truyền đến bề mặt Trái đất.

Bí ẩn về ngôi sao 13,6 tỷ năm tuổi
Các thí nghiệm tổng hợp hạt nhân được đề cập và trình bày chi tiết trong một bài báo mới trên tạp chí Nature, được tiến hành khoảng 1,5 dặm dưới dãy núi Cận Bình của Trung Quốc. Kết quả giải đáp được một bí ẩn lâu đời về một trong những ngôi sao lâu đời nhất từng được phát hiện.

Các nhà thiên văn từ lâu đã tìm cách quan sát trực tiếp các ngôi sao được phân loại dưới danh hiệu "quần thể III". Những ngôi sao thuộc quần thể III này được cho là đã hình thành lên đến 250 triệu năm sau vụ nổ Big Bang. Các nhà thiên văn chưa bao giờ quan sát trực tiếp những ngôi sao này, hầu hết được cho là đã phát nổ dưới dạng siêu tân tinh cách đây hàng chục năm, mặc dù họ tin rằng họ đã phát hiện ra những ngôi sao tồn tại sau sự hủy diệt của một quần thể sao III.

Một ví dụ xuất hiện dưới dạng một ngôi sao có tên SMSS0313-6708 13,6 tỷ năm tuổi, khiến nó trở thành một trong những ngôi sao lâu đời nhất từng được quan sát. Ngôi sao, chỉ nằm cách Trái đất 6.000 năm ánh sáng, đã khiến các nhà khoa học hoang mang do thực tế là nó có nồng độ nguyên tố canxi cao hơn dự kiến ​​ở một ngôi sao cũ như vậy.

ADDAFFI

Phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân hoạt động sâu nhất thế giới
Trong một nỗ lực để làm sáng tỏ bí ẩn này, Zhang và nhóm của ông đã bắt đầu mô phỏng một phản ứng hạt nhân cho phép các ngôi sao cổ đại tạo ra các nguyên tố nặng hơn, bao gồm cả canxi.

Họ đã thực hiện các thí nghiệm của mình bên trong Phòng thí nghiệm ngầm tại Cận Bình Trung Quốc (CJPL), bao gồm một đường hầm dưới lòng đất sâu 2.400 mét dưới sườn núi. Đây là phòng thí nghiệm hoạt động sâu nhất cho các thí nghiệm vật lý hạt và hạt nhân trên thế giới.

Cơ sở dưới lòng đất che chắn các thí nghiệm khỏi bức xạ vũ trụ chiếu tới bề mặt Trái đất và trên mặt đất, sẽ gây nhiễu với các dụng cụ cực kỳ chính xác cần thiết cho các thí nghiệm tổng hợp hạt nhân. Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng mà mặt trời tạo ra năng lượng, đó là phản ứng mà nhiều nhà khoa học đang cố gắng khai thác để tạo ra một phương pháp khả thi về mặt thương mại để tạo ra năng lượng thực tế là vô hạn.

Lò rèn hạt nhân của vũ trụ
Zhang và nhóm của ông đã phát hiện ra rằng một phản ứng cụ thể, sẽ tạo ra một phiên bản của nguyên tố neon có khả năng xảy ra ở các ngôi sao cổ đại nhiều hơn 7,4 lần so với suy nghĩ trước đây. Phản ứng giải thích hàm lượng canxi cao của SMSS0313-6708. Nghiên cứu của nhóm cũng giải thích rằng kết quả của họ cung cấp các phép đo chính xác hơn cho "phản ứng quan trọng" này, vốn trước đây "không thể tiếp cận được trong các phòng thí nghiệm trên mặt đất".

ADDAFFI

"SMSS0313-6708 là một ngôi sao siêu nghèo kim loại được suy đoán là hậu duệ trực tiếp của thế hệ sao đầu tiên trong Vũ trụ hình thành sau Vụ nổ lớn", nhóm của Zhang giải thích trong nghiên cứu của họ. " Ngôi sao siêu nghèo kim loại là một viên nang thời gian đối với môi trường trước khi các thiên hà đầu tiên hình thành, bổ sung cho những quan sát thú vị sắp tới của Kính viễn vọng Không gian James Webb, hiện đang nhằm mục đích đưa ra cái nhìn đầu tiên về các ngôi sao và thiên hà sớm nhất".

Các nỗ lực của nhóm, được thực hiện sâu dưới lòng đất, làm nổi bật ý nghĩa rộng rãi của các phản ứng trong các ngôi sao cổ nhất, vì chúng về cơ bản hoạt động như "lò rèn hạt nhân của vũ trụ, chịu trách nhiệm tạo ra hầu hết các nguyên tố nặng hơn heli trong vũ trụ", các nhà nghiên cứu giải thích thêm.

Hữu Phước
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM