Khinh Khí Cầu PUEO Của NASA Đạt Độ Cao Hoạt Động Săn Lùng Neutrino Năng Lượng Cao

Chuyến bay khoa học thứ hai của chiến dịch bóng bay Nam Cực do NASA thực hiện, mang theo sứ mệnh Quan sát Năng lượng Siêu cao bằng Tải trọng (PUEO), đã thành công vươn tới độ cao lơ lửng mong muốn. Việc phóng tàu diễn ra gần Trạm McMurdo của Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) trên Băng Tựa Ross vào Thứ Bảy, ngày 20 tháng 12 năm 2025. Hiện tại, khinh khí cầu đang hoạt động ổn định ở khoảng 120.000 feet, một vị trí lý tưởng trong tầng bình lưu cho các chuyến bay kéo dài nhờ vào luồng gió cực ổn định tại đây.

Sứ mệnh PUEO được thiết kế để thu nhận các tín hiệu vô tuyến phát sinh khi các hạt neutrino năng lượng cực cao từ không gian va chạm với băng Nam Cực. Những hạt mang năng lượng cao này chứa đựng thông tin quan trọng về các tiến trình vật lý thiên văn dữ dội, bao gồm cả sự hình thành lỗ đen và sự hợp nhất của các sao neutron. Ngoài ra, PUEO còn thực hiện nhiệm vụ tìm kiếm các xung vô tuyến từ các trận mưa tia vũ trụ năng lượng siêu cao trong khí quyển. Nhiệm vụ này mang ý nghĩa đặc biệt vì đây là chuyến bay khinh khí cầu đầu tiên của NASA được thực hiện theo chương trình Tiên phong Vật lý Thiên văn, hỗ trợ các nghiên cứu khoa học hấp dẫn với chi phí thấp hơn đáng kể so với một sứ mệnh không gian truyền thống.

Thiết bị PUEO cải tiến dựa trên nền tảng của sứ mệnh ANITA trước đó, áp dụng công nghệ lọc tiên tiến để đạt được độ nhạy tốt hơn gấp mười lần so với các thiết bị tiền nhiệm. Tiến sĩ Abigail G. Vieregg thuộc Đại học Chicago hiện là Điều phối viên Khoa học Chính của dự án. Công nghệ của PUEO tận dụng kinh nghiệm từ hơn 18 năm nghiên cứu với thiết bị ANITA, với mục tiêu chính là phát hiện bức xạ vô tuyến xung động theo Hiệu ứng Askaryan từ các tương tác neutrino bên trong lớp băng Nam Cực. So với ANITA-IV, thiết kế của PUEO cải thiện đáng kể độ nhạy, vượt trội hơn một bậc độ lớn ở các mức năng lượng dưới 30 EeV, nhờ vào việc tăng số lượng ăng-ten, triển khai hệ thống kích hoạt giao thoa kế và lọc nhiễu theo thời gian thực.

Việc phóng khinh khí cầu tại Nam Cực vào mùa hè mang lại hai lợi thế lớn: hiện tượng xoáy cực và bức xạ mặt trời liên tục. Hệ thống gió cực ổn định cho phép các nhà khoa học phóng khinh khí cầu từ một địa điểm và thu hồi chúng gần như ở cùng một vị trí sau khi chúng đã bay vòng quanh lục địa một đến ba lần. Cơ sở hạ tầng hỗ trợ hoạt động này bao gồm Trại Bóng bay Kéo dài (LDB Camp) nằm gần Trạm McMurdo, nơi được điều hành bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. Chiến dịch Bóng bay Kéo dài Nam Cực năm 2025 cũng hỗ trợ cho sứ mệnh GAPS, vốn đã được phóng trước đó nhằm tìm kiếm các hạt liên quan đến vật chất tối.

Sứ mệnh PUEO là một phần của Chương trình Tiên phong của NASA, một sáng kiến nhằm thực hiện các khảo sát vật lý thiên văn quan trọng với chi phí tối ưu hơn. Việc phát hiện ra một hoặc một vài hạt neutrino này có thể mở ra những hiểu biết hoàn toàn mới về vũ trụ. Với độ nhạy được cải thiện đáng kể, PUEO trong một chuyến bay kéo dài 30 ngày có thể thực hiện phép đo đáng kể đầu tiên hoặc đặt ra các giới hạn mạnh mẽ nhất cho đến nay về thông lượng neutrino vũ trụ năng lượng siêu cao trên 1 EeV.