Sự thật gây sốc: cơ thể bạn đang tắm trong “mưa” hạt vũ trụ
Hiện tượng các hạt vũ trụ liên tục xuyên qua cơ thể con người là việc những hạt hạ nguyên tử có nguồn gốc thiên văn, như hạt neutrino vũ trụ và muon, không ngừng đi xuyên qua Trái Đất và cơ thể sinh học mỗi giây với số lượng khổng lồ, nhưng hầu như không tương tác, không gây cảm giác và gần như không tạo ra tác động trực tiếp có thể nhận biết đối với sức khỏe ở điều kiện sống bình thường.
Điều quan trọng cần khẳng định ngay: vâng, mỗi giây cơ thể bạn đang bị hàng chục nghìn tỷ đến hàng trăm nghìn tỷ hạt neutrino xuyên qua, cùng với hàng trăm hạt muon xuyên qua ở điều kiện gần mực nước biển. Nghe như kịch bản tận thế, nhưng thực tế đây là trạng thái bình thường của “tia vũ trụ con người” – nghĩa là chúng ta luôn sống trong một biển bức xạ và hạt từ vũ trụ, mà vẫn khỏe mạnh. Vấn đề không phải là bỏ chạy khỏi các hạt vũ trụ, mà là hiểu rõ chúng nguy hiểm đến mức nào, trong điều kiện nào, và chúng ta có thể tận dụng chúng ra sao.
Neutrino: hàng trăm nghìn tỷ hạt đi xuyên người bạn như… không khí
Trong “cơn mưa” hạt vũ trụ bao quanh chúng ta, hạt neutrino vũ trụ là nhân vật đông đảo nhất. Theo IceCube, khoảng 100.000 tỷ neutrino đi qua cơ thể một người mỗi giây. Con số thực tế thay đổi tùy kích thước cơ thể, hướng chuyển động của hạt và phổ năng lượng của neutrino. Nguồn gốc của chúng rất đa dạng: từ các phản ứng hạt nhân bên trong Mặt Trời, các quá trình trong khí quyển Trái Đất, các ngôi sao cho đến những sự kiện thiên văn có năng lượng cực lớn.
Lý do neutrino được xem là “khách vô hình” là vì chúng không mang điện, có khối lượng cực nhỏ và tương tác với vật chất chủ yếu thông qua lực hạt nhân yếu. Xác suất để một neutrino va chạm thực sự với nguyên tử trong cơ thể bạn là cực kỳ thấp; phần lớn đi xuyên qua mà không để lại dấu vết nào có thể nhận biết. Chính vì “thờ ơ” với vật chất sinh học như vậy, neutrino hầu như không gây tổn hại trực tiếp cho cơ thể trong điều kiện bình thường – vấn đề sức khỏe của bạn nằm ở chỗ khác, chứ không phải ở biển neutrino này.
Muon: ít hơn neutrino nhưng xuyên vật chất “cứng” hơn
Nếu neutrino là dòng thủy triều vô hình đi xuyên mọi thứ, thì muon là những “viên đạn” hiếm hơn nhưng cứng cáp hơn. Muon là hạt thứ cấp sinh ra khi tia vũ trụ – chủ yếu là proton và hạt nhân nguyên tử năng lượng cao từ không gian – va chạm với nguyên tử và phân tử trong tầng khí quyển trên, tạo ra chuỗi phản ứng và “mưa” hạt thứ cấp. Trong số đó, muon thuộc nhóm lepton, có khối lượng lớn hơn electron khoảng 207 lần.
Muon có thể mang điện tích dương hoặc âm và có khả năng xuyên qua vật chất khá tốt. Ở gần mực nước biển, thông lượng muon vào khoảng một hạt trên mỗi cm² mỗi phút; với diện tích cắt ngang cơ thể người khoảng 1 m², có thể ước tính có hàng trăm muon đi qua cơ thể mỗi giây. Không giống neutrino, muon tương tác với vật chất mạnh hơn, nên chúng đóng góp vào liều bức xạ vũ trụ mà con người phải nhận. Tuy nhiên, ở mặt đất, cường độ này vẫn thuộc nhóm thấp và chưa phải điều bạn cần hoảng sợ hằng ngày.
Bức xạ vũ trụ và sức khỏe: đâu là ngưỡng cần lo lắng?
Khi nói tới “hạt vũ trụ nguy hiểm”, nhiều người lập tức nghĩ tới ung thư hay đột biến gen. Thực tế cần bình tĩnh hơn. Bức xạ vũ trụ là một trong các nguồn bức xạ nền tự nhiên mà con người luôn tiếp xúc. Theo UNSCEAR, liều hiệu dụng trung bình toàn cầu từ bức xạ vũ trụ vào khoảng 0,39 mSv/năm, trong khi tổng liều từ các nguồn bức xạ tự nhiên là khoảng 2,4 mSv/năm. Nói cách khác, phần “tia vũ trụ con người” nhận được chỉ là một phần nhỏ của bức xạ nền tự nhiên.
Tuy nhiên, “nhỏ” không đồng nghĩa “tuyệt đối an toàn”. Liều bức xạ luôn phụ thuộc đồng thời vào cường độ và thời gian phơi nhiễm. Những người thường xuyên bay đường dài hoặc sống ở vùng cao có thể nhận liều bức xạ vũ trụ lớn hơn mức trung bình. Điều hợp lý không phải là sợ hãi mù quáng, mà là hiểu bạn đang ở mức nào: ở mặt đất, cuộc sống thường ngày khiến bạn nhận bức xạ vũ trụ thấp; nếu làm việc trong môi trường bức xạ cao (ví dụ hàng không vũ trụ), lúc đó mới cần chiến lược bảo vệ chuyên biệt.
Từ nỗi sợ sang cơ hội: hạt vũ trụ giúp chúng ta “soi” vào vũ trụ và công trình cổ
Điểm thú vị là thứ từng bị gắn nhãn “đáng sợ” lại đang được các nhà khoa học biến thành công cụ hữu ích. Khả năng xuyên qua vật chất của muon đã được dùng trong nghiên cứu khoa học và khảo sát các công trình lớn. Trường hợp nổi tiếng là Đại kim tự tháp Khufu ở Ai Cập, nơi muon sinh ra từ tia vũ trụ được dùng để lập bản đồ mật độ bên trong công trình và phát hiện một khoảng rỗng lớn, gọi là “Big Void”, phía trên Đại sảnh. Phương pháp này – chụp ảnh hay đo mật độ bằng muon (muography) – tương tự chụp X-quang, nhưng muon xuyên qua được những khối vật chất dày hơn nhiều.
Neutrino, dù khó phát hiện hơn, cũng mở ra một “kênh quan sát” mới. Khả năng xuyên qua vật chất và không bị lệch bởi từ trường của neutrino khiến chúng trở thành công cụ quan trọng để nghiên cứu các hiện tượng thiên văn mà ánh sáng thông thường khó quan sát. Nói cách khác, thay vì hoảng hốt vì “hàng tỷ hạt vũ trụ đi xuyên cơ thể mỗi giây”, chúng ta nên thấy đây là lời nhắc rằng con người là một phần của vũ trụ năng động – và chính những hạt đó đang giúp chúng ta hiểu vũ trụ sâu hơn.
