Theo một công bố gần đây trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu từ Trung Quốc, Hoa Kỳ, và Đức vừa phát hiện một loại hạt có tính chất tương tự graviton (hạt giả thuyết có vai trò là hạt trao đổi của lực hấp dẫn), gọi là chiral graviton modes (CGM, tạm dịch: trạng thái kích thích graviton bất đối). CGM có tiềm năng là cầu nối giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng, từ đó cách mạng hoá hiểu biết của chúng ta về các lực cơ bản trong vũ trụ.
Các CGM được quan sát trong một trạng thái chất lỏng đặc biệt tên là fractional quantum Hall effect (FQHE, tạm dịch: Chất lỏng Hiệu ứng Hall Lượng tử Phân số), sinh ra ở nhiệt độ thấp và trong từ trường mạnh. Phương pháp tán xạ không đàn hồi cộng hưởng ở nhiệt độ thấp (low-temperature resonant inelastic scattering) của nhà vật lý Aron Pinczuk đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu về chất lỏng FQHE, kỹ thuật thăm dò hệ thống lượng tử, lẫn việc phát hiện ra CGM. Phương pháp này sử dụng ánh sáng phân cực tròn để tương tác với vật liệu. Sự thay đổi spin của ánh sáng sau khi tán xạ tiết lộ thông tin về các đặc tính bên trong của vật liệu, bao gồm cả sự hiện diện của CGM.
Các quan sát về CGM cho thấy chúng có những tính giống với graviton: Cùng có spin-2, giống nhau về khoảng trống năng lượng, và phụ thuộc vào các hệ số lấp đầy (filling factors) – đặc tính liên quan đến từ trường và mật độ electron trong hệ thống. Phát hiện không chỉ nhấn mạnh sự tương đồng giữa CGM và các graviton mà còn làm nổi bật tương tác giữa vật lý năng lượng cao và vật lý vật chất cô đặc.
Sự tồn tại của các CGM mở ra những hướng nghiên cứu mới về nền tảng cơ học lượng tử của lực hấp dẫn, đồng thời thúc đẩy hiểu biết của chúng ta về vũ trụ ở cả cấp độ vi mô và vĩ mô. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc áp dụng hình học lượng tử vào các hệ thống lượng tử, bao gồm cả siêu dẫn, đồng thời mở đường cho những nghiên cứu sâu hơn về các nguyên lý phổ quát chi phối cấu trúc của thực tại. Đây được xem là cột mốc quan trọng trong nỗ lực thống nhất các lý thuyết về cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng.
Nguồn: https://phys.org/…/2024-03-experimental-evidence…
Tổng hợp: Khoa Lê