Các nhà khoa học tại Đại học York vừa công bố một mô hình lý thuyết đột phá, hứa hẹn thay đổi căn bản cách thức chúng ta tiếp cận và nghiên cứu vật chất tối – thực thể bí ẩn chiếm ưu thế trong vật chất của Vũ trụ. Theo quan niệm truyền thống, vật chất tối hoàn toàn vô hình, bởi lẽ nó không hấp thụ, phát xạ hay phản xạ ánh sáng, mà chỉ bộc lộ sự hiện diện của mình thông qua tác động hấp dẫn lên các thiên hà.
Nghiên cứu mới này, được đăng tải trên tạp chí Physics Letters B, đưa ra một giả thuyết táo bạo: ánh sáng đi xuyên qua những khu vực có mật độ vật chất tối cao có thể bị dịch chuyển màu sắc một cách tinh vi, biểu hiện bằng sự hơi đỏ hoặc hơi xanh. Các nhà nghiên cứu, trong đó có Tiến sĩ Mikhail Bashkanov, giải thích rằng đây là một ảnh hưởng gián tiếp. Họ sử dụng phép loại suy “quy tắc sáu bước ngăn cách” (six degrees of separation) để mô tả mạng lưới tương tác tiềm năng này. Giả thuyết cho rằng sự tác động lên các photon có thể xảy ra thông qua các hạt trung gian thuộc Mô hình Chuẩn, chẳng hạn như boson Higgs hoặc top quark.
Tùy thuộc vào bản chất cấu tạo của vật chất tối – ví dụ, nếu nó bao gồm Các Hạt Vật Chất Khối Lượng Lớn Tương Tác (VIMPs, theo thuật ngữ của họ), ánh sáng có thể mất đi các photon xanh năng lượng cao, dẫn đến sự dịch chuyển về phía màu đỏ. Ngược lại, nếu tương tác hấp dẫn chiếm ưu thế, ánh sáng có thể dịch chuyển về phía màu xanh. Sự dịch chuyển bước sóng được dự đoán về mặt lý thuyết trong khuôn khổ mô hình này chỉ nằm trong khoảng $10^{-10}$ đến $10^{-12}$.
Con số này nhỏ hơn nhiều lần so với độ nhạy của các máy quang phổ hiện tại. Điều này hàm ý rằng để kiểm chứng giả thuyết đầy thách thức này, chúng ta cần phải phát triển các thế hệ kính thiên văn mới với độ chính xác quang phổ chưa từng có. Nếu mô hình lý thuyết này được xác nhận bằng thực nghiệm, đây sẽ là bằng chứng quan sát trực tiếp đầu tiên về sự tương tác của vật chất tối với ánh sáng, mở ra một kỷ nguyên mới và làm sâu sắc thêm đáng kể sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Thay vì phải tìm kiếm các hạt vật chất tối trong các phòng thí nghiệm dưới lòng đất tốn kém, các nhà khoa học có thể chuyển sang phân tích quang phổ ánh sáng từ các vật thể vũ trụ xa xôi, nhằm phát hiện ra những “dấu vân tay màu sắc” cực kỳ tinh tế này. Song song với bước đột phá lý thuyết này, các nỗ lực tìm kiếm thực nghiệm vẫn đang được tiến hành. Chẳng hạn, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã sử dụng máy quang phổ hồng ngoại WINERED vào tháng 2 năm 2025 để thiết lập các giới hạn nghiêm ngặt về tính chất của các hạt vật chất tối có khối lượng trong phạm vi từ $1.8$ đến $2.7$ electron volt. Mặc dù các giới hạn đã được đặt ra, nhóm nghiên cứu vẫn chưa ghi nhận được bất kỳ sự phân rã trực tiếp nào của vật chất tối.