Kết nối vật lý hạt với vũ trụ sớm
Vũ trụ sớm là hệ lượng tử, tuy nhiên bất tuân các định luật về vật lý lượng tử chúng ta biết. Tại Bigbang, hiệu ứng hấp dẫn lượng tử chi phối, nhưng hấp dẫn Einstein chỉ là cổ điển, không tự hợp khi lượng tử hóa cho mô tả Bigbang. Sau Bigbang, vũ trụ giãn nở lạm phát, pha này không xuất hiện trong các lý thuyết đã biết. Sau lạm phát, bất đối xứng vật chất phản vật chất và vật chất tối được sinh ra, tuy nhiên không thể mô tả trong mô hình chuẩn về hạt cơ bản. Neutrino xuất hiện từ vũ trụ sớm, nhưng dao động neutrino cũng không thể giải thích trong mô hình chuẩn. Khối lượng neutrino, bất đối xứng vật chất phản vật chất, vật chất tối, và lạm phát vũ trụ là những vấn đề lớn, quan trọng của vật lý học hiện đại. Các dị thường vật lý mới ở LHC và các thực nghiệm khác xuất hiện, thu hút sự quan tâm. Hiểu được chúng sẽ cho chúng ta xác định được vũ trụ sớm, tiếp cận đến Bigbang, và luận giải về trạng thái hiện tại của vũ trụ. Các vấn đề trên có tính thời sự, được thảo luận sôi nổi trên toàn thế giới (điển hình: Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản) không trừ Việt Nam, trên cả phương diện thực nghiệm lẫn lý thuyết, nhiều năm qua. Đề xuất truyền thống nhằm mở rộng mô hình chuẩn và thuyết tương đối rộng (siêu đối xứng, thêm chiều, thống nhất lớn, v.v.) chỉ giải quyết riêng lẻ vấn đề và cho một số dự đoán mâu thuẫn thực nghiệm. Thành công của nguyên lý đối xứng chuẩn trong mô tả các tương tác của tự nhiên (điện từ, yếu, mạnh, hấp dẫn) gợi ý tồn tại một đối xứng chuẩn cơ bản hơn, đối xứng chuẩn tối – dark gauge symmetry, có thể cầu nối đến bí ẩn Bigbang, giải thích trọn vẹn các vấn đề trên. Chúng tôi đã đề xuất một đề tài nghiên cứu mạnh, trong đó nguyên lý chuẩn tối, “Kết nối vật lý hạt với vũ trụ sớm”, được xác định cụ thể bằng ba mô hình mới sau: 1) Mô hình với đối xứng Abelian tối; 2) Mô hình với đối xứng không Abelian tối; 3) Mô hình thống nhất lớn tối. Tìm được một lý thuyết mở rộng cho hiểu về vũ trụ sớm và Bigbang là một trong những bài toán lớn nhất của vật lý học hiện đại thế kỷ thứ 21 này. Vì vậy, đề xuất trên nhằm tìm một luật cơ bản hơn thay thế các lý thuyết đã biết chi phối vũ trụ sớm là hoàn toàn mới, có ý nghĩa khoa học cao. Ở thang lạm phát, lý thuyết này làm việc với không thời gian cong, cho phép mô tả động lực lạm phát, hiệu ứng với hấp dẫn, và đặc biệt cách trường lạm phát sinh bức xạ và vật chất quan sát ngày nay. Lý thuyết sẽ hội tụ đến Bigbang, cho phép thăm dò Bigbang, nhưng không mô tả Bigbang vì lượng tử hóa trường hấp dẫn nằm ngoài phạm vi của đề tài. Các dị thường vật lý mới đang được chứng minh bởi LHC và các thực nghiệm khác chỉ ra manh mối cho sự tồn tại của nguyên lý chuẩn tối. Nó giải thích các vấn đề thực nghiệm vật lý hạt và vũ trụ học, giúp cộng đồng vật lý có cái nhìn sâu, rộng hơn về một thế giới vi mô có thể. Nhiều thập kỷ qua, cộng đồng khoa học thế giới trong đó có nhóm nghiên cứu của GS.TS. Phùng Văn Đồng (xem Hình 2) nghiên cứu về vấn đề này và chỉ ra rằng tồn tại một nguyên lý tổng quát, cho giải quyết tích hợp các vấn đề thực nghiệm đã nêu. Trên con đường tìm nguyên lý đó, chúng ta đã có những bước tiến lớn, như cơ chế seesaw, cơ chế scotogenic, nguyên lý chuẩn bền vật chất tối, v.v. Nguyên lý chuẩn tối nếu được kiểm chứng sẽ là một cuộc cách mạng trong nhận thức của chúng ta về vũ trụ sớm. Nhóm nghiên cứu đã có những công trình ảnh hưởng trên con đường tìm lý thuyết mới, như mô hình 3-3-1-1 đoạt Giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2016 (TS.Phùng Văn Đồng) và lý thuyết hấp dẫn có khối lượng phi tuyến cũng đạt giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2018 (TS. Đỗ Quốc Tuấn). Nhóm nghiên cứu gồm 15 thành viên chủ chốt làm về vật lý năng lượng cao và vũ trụ học, hợp tác với nhau nhiều năm và tự đào tạo nguồn nhân lực cho mình, đã thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản do Quỹ NAFOSTED với nhiều kết quả công bố được đánh giá rất tốt. GS.TS. Phùng Văn Đồng đã thực hiện 5 đề tài nghiên cứu cơ bản do Quỹ NAFOSTED tài trợ, là tác giả chính của 70 bài ISI uy tín. PGS.TS. Đỗ Quốc Tuấn đã thực hiện 2 nghiên cứu cơ bản do Quỹ NAFOSTED tài trợ, công bố được 30 bài báo thuộc Danh mục tạp chí ISI có uy tín. TS. Đỗ Thị Hương đã thực hiện 3 nghiên cứu cơ bản do Quỹ NAFOSTED tài trợ, công bố được 40 bài báo thuộc Danh mục tạp chí ISI có uy tín. GS.TS. Đặng Văn Soa đã hoàn thành 3 nghiên cứu cơ bản do Quỹ NAFOSTED tài trợ, công bố được 40 bài báo thuộc Danh mục tạp chí ISI có uy tín. TS. Trần Văn Quế và TS. Dương Văn Lợi công bố được 40 bài báo thuộc Danh mục tạp chí ISI có uy tín, là các nhà vật lý trẻ đang tích cực nghiên cứu và đạt được các thành tích đáng khích
