Nhóm hợp tác quốc tế với khoảng 250 nhà khoa học từ 60 trường đại học và viện nghiên cứu, đã đạt được một thành tựu đột phá, cung cấp manh mối quan trọng về lịch sử hình thành sao và tổng hợp hạt nhân trong vũ trụ.
DSNB là sự tích tụ các neutrino phát ra từ tất cả các vụ nổ siêu tân tinh sụp đổ lõi từ vũ trụ sơ khai đến hiện tại. Việc thu thập DSNB sẽ cung cấp một phương tiện quan sát chính xác để làm sáng tỏ lịch sử tổng hợp hạt nhân và hình thành sao trong vũ trụ.
Tuy nhiên, các neutrino đến từ khoảng cách rất xa thường phân tán, và tín hiệu của chúng cực kỳ yếu và khó phát hiện. Thực hiện quan sát này giống như cố gắng lắng nghe những "tiếng thì thầm yếu ớt" của các vụ nổ siêu tân tinh được ghi dấu trong lịch sử vũ trụ.
Siêu máy tính Kamiokande phát hiện ánh sáng Cherenkov được tạo ra khi các neutrino tương tác với nước, sử dụng một bể chứa 50.000 tấn nước siêu tinh khiết và khoảng 13.000 ống nhân quang (là các thiết bị dò ánh sáng cực kỳ nhạy trong phạm vi tia cực tím) được lắp đặt dưới lòng đất.
Mức độ dữ liệu khổng lồ này tiêu tốn một lượng tài nguyên phân tích đáng kinh ngạc nhưng là cần thiết chỉ để có thể phát hiện các neutrino và giảm thiểu nhiễu nền như tia vũ trụ.
Neutrino, hay còn gọi là “hạt ma”, là một loại hạt cơ bản, có đặc điểm không mang điện tích, khối lượng cực nhỏ và rất hiếm khi tương tác với vật chất thông thường.
Neutrino chỉ chịu tác dụng của lực hạt nhân yếu và lực hấp dẫn, cho phép hàng nghìn nghìn tỉ hạt xuyên qua Trái Đất và cơ thể chúng ta mỗi giây mà không để lại dấu vết, với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng trong chân không.
Nguồn gốc của neutrino nền siêu tân tinh được biết tới là do những vụ nổ cực lớn của các ngôi sao khổng lồ khi cạn kiệt năng lượng. Tuy nhiên, cho đến nay, giới khoa học vẫn gặp nhiều khó khăn trong việc quan trắc loại hạt đặc biệt này, do năng lượng của chúng quá yếu.
Trong bối cảnh đó, nhóm nghiên cứu quốc tế đã nâng cấp tính năng của Super-Kamiokande - một đài quan sát neutrino ngầm khổng lồ nằm sâu dưới lòng đất tại tỉnh Gifu – miền Trung Nhật Bản, để truy vết “hạt ma”.
Sau khi phân tích dữ liệu của hơn 5.000 ngày quan trắc, nhóm đã phát hiện ra dấu hiệu của neutrino nền siêu tân tinh đang tích tụ trong vũ trụ.
PGS.TS Sekiya Hiroyuki thuộc Đại học Tokyo cho biết: “Thông qua các vụ nổ siêu tân tinh, carbon và oxygen phát tán ra khắp vũ trụ và dẫn đến sự sống. Vì vậy, chúng tôi muốn nắm bắt được đầy đủ nội hàm của neutrino nền siêu tân tinh càng sớm càng tốt”.
Nhóm nghiên cứu cũng khẳng định việc quan trắc được neutrino nền siêu tân tinh sẽ giúp xác định được tần suất của các vụ nổ siêu tân tinh - nguồn gốc của những nguyên tố đang tồn tại xung quanh con người, đồng thời góp phần quan trọng cho việc giải thích sự tiến hóa của vũ trụ.
