Bạn luôn ở giữa một cơn mưa hạt vũ trụ vô hình
Hiện tượng “hàng triệu tỷ hạt vũ trụ xuyên qua cơ thể” là việc các hạt hạ nguyên tử như neutrino và muon, được tạo ra trong Mặt Trời, khí quyển và những sự kiện vũ trụ cực đoan, liên tục đi xuyên qua Trái Đất và cơ thể con người mỗi giây mà chúng ta không cảm nhận được bằng bất kỳ giác quan nào, vì chúng hầu như không tương tác với vật chất thông thường. Đây không phải chi tiết phụ trong đời sống mà là bối cảnh vật lý nền chúng ta đang sống trong đó. Ngay lúc này, cơ thể bạn nằm giữa một “cơn mưa” hạt vô hình, cho thấy thế giới không chỉ có những thứ mắt thấy tai nghe mà còn một tầng vi mô đầy năng lượng và chuyển động. Nếu không hiểu điều này, ta dễ tưởng vũ trụ là tĩnh lặng, trong khi thực tế nó luôn náo nhiệt ở thang hạt.
Neutrino: hàng trăm nghìn tỷ khách qua đường mỗi giây
Điểm gây sốc nhất: mỗi giây, cơ thể một người bị hàng chục nghìn tỷ đến hàng trăm nghìn tỷ hạt neutrino đi xuyên qua. Theo Đài quan sát Neutrino IceCube, con số ước tính là khoảng 100.000 tỷ neutrino trên mỗi cơ thể mỗi giây. Neutrino sinh ra từ các phản ứng hạt nhân bên trong Mặt Trời, từ các quá trình trong khí quyển, các ngôi sao khác và những sự kiện thiên văn có năng lượng rất lớn. Tuy vậy, chúng gần như “vô hình” với vật chất: không mang điện, có khối lượng cực nhỏ và chỉ tương tác thông qua lực hạt nhân yếu. Quan điểm thú vị ở đây là: dù vũ trụ liên tục ném vào chúng ta lượng hạt khổng lồ, xác suất một neutrino để lại dấu vết trong cơ thể bạn lại thấp đến mức gần như bằng không. Điều này vừa cho thấy sự “bao dung” của vật lý – cho phép cơn mưa hạt diễn ra mà không phá vỡ sự sống – vừa nhắc rằng những gì nguy hiểm cho sức khỏe không nằm ở mọi thứ ta nghe đến có chữ “bức xạ”.
Muon và tia vũ trụ: ít nhưng mạnh, và không chỉ là mối lo
Nếu neutrino là “biển người” đi xuyên qua cơ thể, muon là những vị khách ít hơn nhưng năng lượng cao hơn. Ở gần mực nước biển, trung bình có khoảng một muon đi qua mỗi cm² trong một phút; với diện tích cơ thể cắt ngang khoảng 1 m², mỗi giây có thể có hàng trăm muon xuyên qua chúng ta. Muon được tạo ra khi tia vũ trụ – chủ yếu là proton và hạt nhân nguyên tử từ không gian – va chạm với các phân tử khí quyển và sinh ra “cơn mưa” hạt thứ cấp. Khác với neutrino, muon mang điện và nặng hơn electron khoảng 207 lần, nhưng vẫn xuyên qua vật chất khá tốt. Về tác động, bức xạ vũ trụ nói chung chỉ đóng góp khoảng 0,39 mSv mỗi năm vào tổng liều khoảng 2,4 mSv từ bức xạ tự nhiên. Quan điểm hợp lý là: bức xạ vũ trụ là một phần nhỏ của nền phơi nhiễm tự nhiên, không đáng để hoảng sợ trong đời sống thường ngày, nhưng vẫn cần được tôn trọng trong các môi trường đặc biệt như ở độ cao lớn hoặc trong hàng không.
Từ hiểm họa tiềm ẩn đến công cụ soi bên trong Trái Đất
Điều thú vị là những hạt tưởng chỉ gắn với chữ “bức xạ” lại trở thành công cụ nghiên cứu đầy hữu ích. Khả năng xuyên qua vật chất lớn của muon được dùng để “soi” bên trong các công trình khổng lồ. Năm 2017, các nhà khoa học sử dụng muon sinh ra từ tia vũ trụ để khảo sát Đại kim tự tháp Khufu và phát hiện một khoảng rỗng lớn, “Big Void”, phía trên Đại sảnh, bằng kỹ thuật muography – đo mật độ bằng muon, tương tự chụp X-quang nhưng cho những khối vật chất dày hơn nhiều. Về neutrino, các đài quan sát phải xây dựng những khối vật chất khổng lồ để có thể ghi nhận một phần rất nhỏ tương tác hiếm hoi của chúng. Lập luận quan trọng ở đây là: thay vì xem hạt vũ trụ xuyên qua cơ thể như thứ đáng sợ, chúng ta nên nhìn chúng như một “dòng dữ liệu tự nhiên” mà khoa học học cách đọc để hiểu cấu trúc ẩn của Trái Đất và vũ trụ.
Vì sao chúng ta không cảm thấy gì – và nên hiểu chúng thế nào?
Các hạt vũ trụ xuyên qua cơ thể không gây cảm giác vì chúng hầu như không tương tác với nguyên tử trong cơ thể: neutrino gần như đi xuyên thẳng qua, muon chỉ đóng góp một phần nhỏ vào liều bức xạ nền. Các hạt hạ nguyên tử liên tục đi qua Trái Đất và cơ thể nhưng gần như không thể cảm nhận bằng các giác quan. Theo quan điểm khoa học, điều đáng làm không phải lo lắng mơ hồ mà là phân biệt rõ giữa bức xạ nền tự nhiên và những nguồn bức xạ cao do con người tạo ra. Hạt từ Mặt Trời, các ngôi sao và sự kiện vũ trụ cực đoan tạo nên phông nền vũ trụ mà sự sống đã thích nghi từ lâu. Kết luận hợp lý là: hiểu về neutrino và muon giúp ta bớt sợ hãi trước từ “bức xạ”, đồng thời trân trọng việc các nhà khoa học đã biến phát hiện hạt vũ trụ thành cửa sổ nhìn ra những vùng tối của vũ trụ, trong khi chúng ta vẫn sống bình thường giữa cơn mưa hạt vô hình ấy.
