Một đêm đẹp trời ra ngắm sao, chúng ta sẽ thấy thiên hà Andromede, một hàng xóm của Giải Ngân Hà chúng ta, rất lạ lùng. Tốc độ quay của giải thiên hà này không theo các định luật vật lý trong thiên văn. Nghĩa là lực hấp dẫn vạn vật (gravity) không giải nghĩa được tại sao các thiên thể (sao) ở vòng ngoài thiên hà lại chạy “chậm” khác thường như vậy, khi so sánh với tốc độ các thiên thể phía bên trong. Chúng ta có thể phải tự hỏi là phải chăng liệu chúng ta có “nhìn thấy” tất cả mọi thiên thể của thiên hà Andromede không, hoặc là có các thiên thể “vô hình” (cũng là vật chất) nhưng chúng ta đã không thể nhìn thấy được.

                        Thiên văn gia giải nghĩa , như vậy có một số thiên thể cấu tạo bởi một loại vật chất mà chúng ta gọi là Vật Chất Tối (Dark matter) nằm chung quanh thiên hà Andromede. Chính những thiên thể tối này có lực hấp dẫn vạn vật làm ta thấy sự vận hành khác thường. Ước lượng Vật Chất Tối hiện diện có tổng số lên đến khoảng 25 (hai mươi lăm) phần trăm trong vũ trụ và không phát (hay nhận) ánh sáng, cùng đã làm cong (bending of lights by gravity) đường đi của ánh sáng (theo luật hấp dẫn vạn vật). Chúng giải nghĩa tại sao các thiên thể có thể vón cục (clusters) trong các thiên hà hoặc ta thấy hiện tượng lạ khi hai thiên hà đụng nhau nữa.

                        Lý thuyết dản dị nhất cho Vật Chất Tối là chỉ có một loại hạt (vật chất tối) mà chúng ta không thể phát hiện khối lượng hay nhìn thấy được. Nhưng mới từ chục năm trở lại đây, các nghiên cứu lại chứng minh là không ai có thể trực tiếp chỉ ra rằng phải Có Mặt (existence) hay hiện diện của Vật Chất Tối. Sau nữa có một sự “không phù hợp” giữa các quan sát thiên văn và lý thuyết dản dị trên. Tất cả là do thất bại trong việc này nên nhiều khoa học gia đã phải đặt câu hỏi và tưởng tượng ra là phải chăng lý thuyết dản dị lúc đầu không đúng: không phải chỉ có một loại hạt Vật Chất Tối nhưng phải có nhiều loại hạt (vật chất tối) rắc rối hơn nhiều. Nếu vật chất thường có nhiều loại hạt thì Vật Chất Tối cũng phải có nhiều loại hạt tương tự.

                        Chỉ vài năm gần đây người ta đã nghi ngờ thêm có nhiều loại vật chất tối, vì từ những phát hiện ra nhiều “lực” của vật chất tối, tuy rằng nó tác động rất yếu trên vật chất thường. Rồi các quan sát thiên văn mới đây lại củng cố thêm cho những lý thuyết kể trên, nhất là về các lực đã gỉai nghĩa cho nhiều quan sát thiên văn. Nếu mà chuyện Vật Chất Tối có nhiều thứ nhiều hạt, thì chúng ta thấy đây là một lãnh vực hết sức nhậy cảm và rất hấp dẫn cho các nghiên cứu khoa học.

                        Mặc dầu chúng ta không biết cái gì cấu tạo nên Vật Chất Tối hay các tính chất của chúng qua ảnh hưởng chúng tương tác với vật chất thường, cùng qua những hiệu quả mà chúng gây ra do lực hấp dẫn vạn vật. Nhưng điều rõ nhất là chúng chỉ có thể có vận tốc nhỏ hơn tốc độ ánh sáng. Ngoài ra độ đậm đặc (density) của vật chất tối lúc khởi đầu vũ trụ cũng không dẫn đến sự cấu tạo các thiên hà như quan sát được ngày nay. Bởi vì một đặc tính lạ lùng khác là chúng không “phát” và cũng không “nhận” các sóng điện từ (electromagnetic) tức là chúng trung tính (neutral) không âm không dương.

                        Tuy nhiên các hạt cấu tạo Vật Chất Tối lại lớn (massive), dĩ nhiên là chúng cũng không thể có vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng, nhưng chúng hiện diện từ lúc khởi đầu vũ trụ. Chúng cũng không có tượng tác (lực mạnh) mạnh như các hạt của vật chất thường bởi vì có nhiễm điện, nên đã bị ảnh hưởng của tia vũ trụ (cosmic rays). Cho tới những năm gần đây các thiên văn gia đều công nhận là lực tương tác của các hạt Vật Chất Tối đều yếu (weak), chữ yếu đây ta không thể hiểu là “thực sự yếu”, vì nó chỉ yếu khi tương tác đối với vật chất thường mà thôi.

                        Chúng ta cũng biết là Vật Chất Tối vẫn có tính chất “vĩnh cửu” (stable) vững chắc đối với thời gian vũ trụ. Lý do rất dản dị là: không có một cơ chế nào giải thích sự sinh ra Vật Chất Tối, tức là Vật Chất Tối phải là những gì có sẵn suốt từ Big Bang. Cái tính chất “vĩnh cửu” này chúng ta tạm gọi là tính “tự bảo toàn” (conserved), không bao giờ thay đổi, nghĩa là các hạt không bao giờ bị phân rã (decay) hay thay đổi tính chất (property) của chúng. Chúng ta cũng có thể liên tưởng tới chuyện này khi nghĩ tới vật chất thường mang tính nhiễm điện (electrical charge). Thí dụ như hạt điện tử (electron), nhưng chúng ta cũng lại biết thêm hai loại hạt khác không nhiễm điện tức là: quang tử (photons) và hạt trung hòa tử (tức neutrinos). Electron lúc nào cũng là electron.

                        Nhiều khoa học gia đã công nhận giả thuyết là các hạt của Vật Chất Tối có tính bảo toàn (như đã nói ở trên) và người ta bảo tính này mang một đặc tính “tương đồng” (parity), nói theo toán học là -1, khác biệt với tính “tương đồng” (parity) của vật chất thường là +1.. Nói một cách khác, một hạt của Vất Chất Tối không thể nào phân rã (decay) để biến thành một hạt của vật chất thường được.

                        Giả thuyết dản dị nhất mà các vật lý gia đặt ra khi đã gọi các hạt Vật Chất Tối là WIMP (the Weakly Interacting Massive Particle). Trong thập niên 1990 nhiều vật lý gia đã cố gắng chứng minh bằng các khảo sát thực nghiệm, trực tiếp trong sự tương tác của Vật Chất Tối với vật chất thường. Rồi muốn giảm sự nhậy cảm (sensitivity) họ đã phải làm xét nghiệm bắng các máy móc chôn sâu dưới lòng đất, để tránh ảnh hưởng của các Tia Vũ Trụ, vì họ nghĩ rằng những tia này có thể sẽ làm hỏng hay khác biệt đi các tính chất của Vật Chất Tối. Mặc dầu vậy kết luận về tính cách của Vật Chất Tối hay các hạt WIMP vẫn không cho phép giải thích nhiều quan sát mà họ cho là có thể thấy ngoài vũ trụ mênh mông của chúng ta.. Nhiều toán khoa học gia được thành lập mang tên là Công Trình Theo Dõi Năng Lượng Vật Chất Tối (the Dark Energy Survey) trong các thiên hà lùn (dwarfs galaxies) và ngay cả ở Giải Ngân Hà (Milky Way) của chúng ta nữa.

                        Không thể chỉ có một loại hạt Vật Chất Tối cho nên người ta đã tưởng tượng ra nhiều loại nhiều thứ hạt Vật Chất Tối, chúng chỉ tương tác với nhau trong Vật Chất Tối. Người ta cũng thấy trong các quan sát là các hạt Vật Chất Tối đã có lực (force) hút đẩy giữa chúng với nhau, nhưng không tác động hay cảm ứng (feel) đối với vật chất thường. Những hạt này mang một tính “charge tối” (dark charge) hút đẩy nhau mà không dính dáng gì tới điện từ (electromagnetic), vì chúng trung tính (neutral). Các hạt vật chất thường tương tác với nhau để phát ra quang tử (photons: các hạt ánh sáng cũng là các hạt mang lực điện từ) thì các hạt Vật Chất Tối nhiễm “charge tối” cũng sẽ tương tác với nhau để phát ra “quang tử tối” (dark photons). Đây là các hạt có “charge tối” không nhiễm điện từ, cho nên khác xa các hạt thường nhiễm điện từ phát ra quang tử.

                        Sự tửơng tượng song song của Thế Giới Tối với thế giới vật chất thường của chúng ta chỉ có ở một số lãnh vực (hay điểm) thôi, nói một cách rõ ràng hơn là thế giới tối không phải là hình ảnh của thế giới thường (của chúng ta) đối xứng trong gương, nhưng có các quy luật riêng của nó. Tuy rằng “nguyên tử tối” (dark atoms) cũng sẽ tương tác với nhau để cho “quang tử tối”, giống như vật chất thường trong thế giới thường tương tác sinh ra “quang tử”. Vì chuyện này mà các quang tử mang năng lượng (quang năng) cũng như làm cho các thiên hà và Giải Ngân Hà của chúng ta dẹp lại thành hình đĩa (disklike), những đám mây khí (gas) giữa các thiên hà vẫn có tính điện từ (electromagnetic) tỏa ra năng lượng (energy) nên vật chất bị nén (clumping) lại làm thành hình đĩa rất dễ dàng, theo luật “moment góc lực” (hay angular momentum). Ngược lại sự phân bổ Vật Chất Tối không giống vậy, vì thế mà tại các thiên hà Vật Chất Tối hình cầu (spherical cloud) chứ không hình đĩa, do đó mà không thể nói Thế Giới Tối là hình ảnh của Thế Giới Thường chúng ta qua gương. Tuy nhiên có một phần (small fraction) Vật Chất Tối cũng đối xứng với vật chất thường qua gương, mà thiên văn gia gọi là các hạt dản dị WIMPs thôi, nhưng loại “charge tối” không thể giống như electrons đối với protons trong vật chất thường được. Do đó mà rất nhiều khoa học gia cùng lý thuyết gia đưa ra rất nhiều ý tưởng giả thuyết với nhiều loại lực (forces) trong Thế Giới Tối này.

                        Bây giờ ta hãy tưởng tượng là trong Thế Giới Tối cũng có hai loại “charge” (không phải là charge điện từ như thế giới thường) là dương “tối” và âm “tối”, làm cho Vất Chất Tối cũng phát và nhận các hạt Quang Tử Tối (dark photons), nên nhớ đây chỉ là giả thuyết giống như lực điện từ ở thế giới thường, vậy các “hạt tối” này cũng có thể gặp nhau rồi triệt tiêu nhau, cho nên nhận năng lượng phát ra “quang tử tối”. Với các giả thuyết này giúp chúng ta hiểu tại sao cái lực “điện từ tối” (dark electromagnetic force) đã tác động trên các thiên hà thường: tức là thiên hà thường mất năng lượng nên thành hình đĩa (chúng ta nhớ là Vật Chất Tối quanh các thiên hà luôn luôn hình cầu chứ không hình đĩa), vì nó không bị mất năng lượng (energy) để phát ra Quang Tử Tối, đó là kết luận năm 2009 của các thiên văn gia Lotty Ackerman, Matthiew R. Buckley, Sean M. Carroll và Marc Kamionkowski của Viện Kỹ Thuật California (the California Institut of Technology) phổ biến trên các tập san thiên văn.

                        Chúng ta đã mô tả về những charge (nhiễm) của các hạt Vật Chất Tối, chúng cũng đối nghịch nhau (như âm dương) để phát ra các “quang tử tối” (dark photons), nhưng thực ra rắc rối hơn nhiều khi so sánh với vật chất thường. Tại sao thế giới của Vật Chất Tối có nhiều loại hạt charge như vậy. Có nhiều giả thuyết về lãnh vực này bao gồm hai hay nhiều hơn: Một trong các lý thuyết đó đưa ra năm 2013 bởi JiJi Fan, Andrey Katz, Lisa Randall và Matthew Reeve tại Đại Học Havard (Havard University) với giả thử là chỉ có một phần tác động (partially interaction) giữa Vật Chất Tối thôi. Họ cũng nghĩ là Vật Chất Tối vón lại thành cục bằng các hạt WIMP’s, và mặc nhiên công nhận hay lấy làm định đề (postulate) là tất cả có hai loại hạt fermions cho Vật Chất Tối (Fermions: là các hạt có cơ học lượng tử quay một góc ½, thí dụ như trong vật chất của thế giới thường thì các protons, neutrons cấu trúc bởi các siêu hạt nguyên tử gọi là quarks đều là các Fermions cả). Bởi vì các hạt Fermions Tối mang tính nhiễm tối (dark charge), cho nên chúng cũng phát ra các “quang tử tối” (dark photons) khi tương tác với nhau.

                        Tuy nhiên phải rất cẩn thận khi quá tưởng tượng, nếu nghĩ thêm ra là phải tương tự giống như vật chất thường cho nên sẽ có hạt Proton Tối (dark proton) Electron Tối (dark electron) và rồi Quang Tử Tối (dark photon), nó sẽ mang lực Điện Từ Tối (dark electromagnetism) nối kết chúng lại với nhau. Cũng thế bảo là tùy theo khối lượng (mass) và tính nhiễm (charges) của các Fermions Tối, chúng sẽ sinh ra các Nguyên Tử Tối (dark atoms), rồi với phản ứng Hóa Học Tối làm chúng hợp ra thành các Phân Tử Tối (dark molecules) rồi các chất phức tạp hơn nữa. Quan niệm về Nguyên Tử Tối (dark atoms) được đăng trên báo với nhiều chi tiết năm 2010 bởi các khoa học gia David E. Kaplan, Gordan Z. Krnjale, Keithy R. Rehermann và Christopher M. Wells tại Đại Học Johns Hopkins (Johns Hopkins University) California.

                        Các vật lý gia tại Đại Học Havard nghĩ rằng các Fermions của Vật Chất Tối chỉ có phần trên (upper limit) tác động lên Vật Chất Thường thôi và gây phản ứng mạnh (strongly interacting) với “quang tử tối” (dark photons), nên gây ra các quan sát nghịch lý trong thiên văn. Tức là đã làm tăng phần lớn khối lượng (cumulative mass) của vật chất thường. Vì thế nên trong Giải Ngân Hà có một khối mây hình cầu của các hạt WIMP bao quanh, nó chiếm tới (70) bẩy mươi phần trăm của toàn thể hai đĩa dẹp, cấu tạo bởi vật chất thường, chỉ chiếm có (15) mười lăm phần trăm thôi. Một đĩa dẹp mà chúng ta quan sát được gồm các nhánh cong (spiral arms), còn đĩa kia gần như bị che kín tương tác (interacting) với Vật Chất Tối, cả hai đĩa xếp đúng thẳng hàng, nhưng không cùng hướng (orientation). Vì vậy nếu chụp hình ta thấy thiên hà cấu tạo bởi Vật Chất Tối gần như chiếm cùng khoảng không gian với Giải Ngân Hà (vật chất thường).

                        Nên chú ý là Ngân Hà Tối không phải bao gồm các Sao Tối (dark stars) hay các Hành Tinh Tối (dark planets), bởi vì nó không thể quan sát được qua “lăng kính lực hấp dẫn vạn vật” (gravitation lensing) giống như vật chất thường. Đây là ý tưởng làm căn bản vì cái đĩa vật chất thường chỉ hơi thay đổi khi hiện diện cả hai (Vật Chất Tối và vật chất thường). Tuy nhiên đây cũng chỉ là các giả thuyết (theories) về sự hiện diện đồng thời (coexist) cả hai loại vật chất mà chúng ta “thấy” nhưng không “biết” về chúng.

                        Các khoa học gia nghĩ là có thể phát hiện ra được Vật Chất Tối cùng các hạt WIMPs trong các máy tìm kiếm phát hiện (detectors) chôn sâu dưới đất. Người ta cũng cho là một phần Vật Chất Tối tương tác với một tỷ lệ lớn đậm đặc trong cùng mặt phẳng với Giải Ngân Hà (mà chúng ta nhìn thấy), mà chúng ta đã biết như là hạt WIMPs, đây là giả định đúng theo các quy tắc đã được công nhận về Vật Chất Tối.

                        Thêm nữa, các vật lý gia cũng cố tìm hạt Vật Chất Tối phát ra từ trong các máy gia tốc (accelerators) khi máy này phát ra các loại hạt lạ (exotic particles). Bởi vì chúng ta cũng biết rất ít về Vật Chất Tối tương tác với Vật Chất Thường như thế nào, hay theo những quá trình đặc biệt nào (particular process) trong các máy gia tốc, vì vậy mà rất khó ghi nhận các phát hiện (investigation). Chương trình này cũng nhậy cảm (sensitive) với các loại hạt Vật Chất Tối từ loại hạt WIMP cho tới những loại Hạt Vật Chất Tối phức tạp (complex) hơn, mặc dù chúng ta giả định thừa nhận là Vật Chất Tối tương tác với vật chất thường với một lực yếu (weak) yếu hơn là lực hấp dẫn vạn vật (gravity), dầu sao đây cũng là một giả định (assumption) cần thiết, vì nếu Vật Chất Tối chỉ tương tác bằng lực hấp dẫn vạn vật (gravity) không thôi thì chúng ta không thể nhận biết được trong các máy gia tốc.

                        Trong máy Phóng Làm Đụng Hạt Hadron Vĩ Đại (the Large Hadron Collider (LHC) của cơ quan CERN (Cơ Quan Nghiên Cứu Nguyên Tử Âu Châu) tại Geneva là một máy gia tốc (accelerator) phát năng lượng lớn nhất thế giới, cho phép mon men tới gần giới hạn tìm kiếm những hạt nặng (heavier) của Vật Chất Tối, là các hạt luôn tương tác với nhau làm cho năng lượng tăng lên (energie rises). Vì chúng ta cũng biết Vật Chất Tối tương tác rất yếu với vật chất thường, mà các máy dùng phát hiện (detector) lại bằng vật chất thường, cho nên các khoa học gia chỉ có thể tìm kiếm hay thẩm tra (looking for) bằng cách cho hạt đụng nhau (collisions) rồi ước tính phần năng lượng mất đi (energy is missing). Thí dụ như hai protons đụng nhau sẽ sinh ra hạt thường, hoặc nhiều hạt bị khích thích một phần, rồi phần khác vì cú đụng cũng làm nẩy một cặp hạt Vật Chất Tối phát sinh ra nữa. Dấu hiệu này có thể chỉ quan sát thấy một phần trong máy phát hiện (detector) còn phần khác lại không thấy gì. Do đó các khoa học gia đã phải cho xẩy ra rất nhiệu cú đụng (many collisions) để đánh giá về Vật Chất Tối.

                        Nói xa hơn thì không có những dấu hiệu nào chỉ ra rằng trong LHC (tức máy Vĩ Đại Phóng Làm Đụng Hạt Hadron) có tương tác giữa Vật Chất Tối và vật chất thường nhiều hơn sự việc thường xẩy ra. Chúng ta phải đợi cho lần khởi động máy LHC lần thứ hai với công suất lớn hơn rất nhiều vào mùa xuân năm 2016, nếu có kết quả thì đây sẽ là một phát minh (discovery) có tầm cỡ thế kỷ (cho thế kỷ hai mươi mốt).

                        Thêm vào đó chúng ta phải phát hiện những gì nữa ngoài chuyện đi tìm WIMPs và những hạt phức hợp (complex) khác trong lãnh vực cố gắng truy tìm ra Vật Chất Tối. Đồng thời họ cũng phải cố gắng tìm ra Quang Tử Tối (dark photons) mà nhiều nghiên cứu đã gợi ý với giả thuyết là Quang Tử Tối liên tục biến thành Quang Tử theo đúng các định luật về cơ học lượng tử (quantum mechanics). Một vài giả thuyết khác nói là Quang Tử Tối có khối lượng là nonzero (không zero) họ phải dùng từ này để cho khác với Quang Tử Thường Không Có Khối Lượng (massless photon), vì nếu Quang Tử Tối có khối lượng thì nó cũng sẽ phân rã (decay) thành quang tử thường (photon), do có một chút khác nhau trong việc một cặp điện tử (trong vật chất thường) và một cặp muons trong Vật Chất Tối luôn cặp kè với nhau.

                        Kết cục là chúng tôi (kể cả Lincoln cũng là thành viên của nhóm) cố tìm sự đụng nhau (collision) giữa các cặp electron-positron và muon-antimuon. Ngoài chuyện tìm kiếm trong LHC chúng tôi còn tìm kiếm cả trong máy KLOE-2 tại Viện Nghiên Cứu Vật Lý Nguyên Tử Frascati của Viện Quốc Gia tại Ý Đại Lợi (National Laboratories in Italy). Chúng tôi cũng tìm cả ở Viện Quốc Gia Thomas Jefferson tìm kiếm Quang Tử Nặng (the Heavy Photon Search (HPS) ởNewport News bang Virginia. Ngoài ra các khoa học gia tại Phòng Thí Nghiệm Phóng Hạt Quốc Gia SLAC (SLAC National Accelerator Laboratory) cũng đang lục tìm trong các data từ cả chục năm nay mà chúng ta đã biết gọi là xét nghiệm mQ.

                        Một chuyện thích thú khác là tại Phòng Xét Nghiệm Gia Tốc Quốc Gia Fermi (Fermi National Accelerator Laboratory) tại Batavia bangIllinois đang cố gắng làm Một Chùm Các Hạt Vật Chất Tối (beams of Dark Matter particles). Viện Fermi này hiện đang chế tạo một chùm hạt neutrinos rồi “bắn” tiếp nó vào một máy phát hiện (detector): neutrinos là các siêu hạt nguyên tử (subatomic) rất nhẹ, chúng sẽ tương tác đặc biệt với một lực yếu (weak nuclear force): nếu Vật Chất Tối cũng tương tác với vật chất thường qua một lực yếu (như các Quang Tử Tối), chúng sẽ có thể bị phát hiện trong Fermilab’s MiniBooNE, MINOS hoặc máy phát hiện NOvA.

                        Sau nữa các thiên văn gia cố tìm ra các dấu hiệu mà Vật Chất Tối tác động lên các thiên hà thường bằng cách trao đổi các Quang Tử Tối với Quang Tử thường. Nhiều nghiên cứu và ghi nhận về các thiên hà đụng nhau gây ra các hiện tượng mà thiên văn gia đã mô tả phổ biến vài tháng trước đây như chuyện thiên hà Abell 3827 là thiên hà gần với Trái Đất nhất, sau nữa ngừơi ta hy vọng sẽ ghi nhận được nhiều dấu hiệu khác tại các vụ thiên hà đụng nhau tiếp theo, và hứa hẹn tìm thấy các loại Vật Chất Tối phức tạp (ngoài WIMPs) thêm khác nữa.

                        Để đi vào quan sát một vũ trụ Hổ Lốn (a cosmic stumper) vừa vật chất thường lẫn lộn với Vật Chất Tối, các khoa học gia vẫn chưa đi tới được sự đồng ý hoàn toàn về hiện diện của Vật Chất Tối theo các định luật vật lý mà chúng ta đã biết. Hình thức (form) của Vật Chất Tối là như thế nào theo các quan sát thiên văn, mà chúng ta luôn luôn thất bại với nhiều giả thuyết, ngay cả chuyện một “tiêu chuẩn” là hạt WIMP, đã làm các lý thuyết gia băn khoăn rất nhiều, vì họ muôn tìm kiếm nhiều chuyện khác nữa do luôn có sự khác biệt giữa lý thuyết và các data ghi nhận.

                        Nhiều nhà phê bình đã cố đưa ra các công trình khác để cố gắng bảo vệ cho lý thuyết về Vật Chất Tối được sống còn. Liệu có thể còn xẩy ra chuyện như câu chuyện ở thế kỷ thứ mười sáu (16 th century) mà người ta lại phải bịa ra thêm một hằng số thêm vào các lý thuyết (và data), chúng ta hy vọng là chuyện Vật Chất Tối ngày nay sẽ giải nghĩa được các quan sát thiên văn mà hạt WIMP không phải là một lý thuyết. Câu chuyện này cho chúng ta vẫn phải băn khoăn về một điều Bí Mật hay Kỳ Diệu (mystery) mà thiên nhiên luôn muốn thách đố chúng ta.   

                        Khi nghiên cứu hay nói chuyện khoa học, chúng ta phải nhắc tới một nhân vật rất đặc biệt: đó là Archimedes ông sanh năm 287 tại Syracure Sicily (Ý Đại Lợi), là một nhà toán học có thể nói ông là một vĩ nhân hạng nhất thời đó, vì đã viết về Hình Học (Geometry), cùng phát minh ra cách tính liên hệ giữa bề mặt và khối lượng của một hình cầu (a sphere), cùng khối hình trụ (cylinder). Ông sống và nghiên cứu một thời gian tại Alexandrie (Ai Cập), rồi trở về Syracure sống nốt cuộc đời còn lại.

                        Ông cũng phát minh ra “máy hơi nước” để phục vụ trong chiến tranh và Nguyên Tắc Bình Thông Nhau (mà sau này mang tên ông). Khi nghiên cứu về Hình Tròn, ông đã đưa ra con số Pi (giữa đường kính và chu vi) rất chính xác. Rồi ông còn nghiên cứu về vật nổi trên mặt nước (với sức đẩy Archimedes), rồi Quy Tắc Đòn Bẩy (levers).Trong Encyclopedia Britanica có biên là thế kỷ thứ ba một nhà Toán Học kiêm bác học ngườì Hy Lạp tên Archimedes nghiên cứu về Vật Thể Nổi (trong một chất lỏng) sẽ chịu một Sức Đẩy (mang tên ông) bằng với trọng lượng của khối lượng của chất lỏng bị chiếm (chuyển dịch đi).

                        Hay nói một cách khác: Lực Đẩy Archimedes bằng trọng lượng của Vật Nổi trên bề mặt chất lỏng. Thí dụ một con tầu trên đại dương, lực làm con tầu nổi bằng với khối lượng nước bị chuyển dịch (khi con tầu trên mặt nước). Con tầu chở càng nặng, nó sẽ phải chìm sâu hơn cho tới khi khối lượng nước chuyển dịch bằng trọng lượng của nó (con tầu), người ta gọi lực nâng con tầu này là Sức Đẩy Archimedes

                        Nhắc tới Vật Chất (thường hay tối: matter hay dark matter) chúng ta liên tưởng tới Newton với lực hấp dẫn vạn vật khi nhìn thấy quả táo rơi, rồi phải kể một bác học khác. Đó là Enrico Fermi mà tên ông đã dùng làm danh từ chung để gọi tất cả những hạt (particles) của vật chất là Fermions: trong đó bao gồm kể cả những hạt nặng thì gọi là Baryons, bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, bary: là nặng.

                        Nhắc đến Hy Lạp ta phải kể đến Archimedes một khoa học gia cổ Hy Lạp muốn cố gắng đưa ra cách giải thích tất cả mọi hiện tượng thiên nhiên bằng một Lý Thuyết Cho Mọi Thứ (a Theory of Everything). Sau đó một vật lý gia người Đức là Albert Einstein mới ngồi ngẫm nghĩ trong nhiều năm cố gắng đi theo con đường của Archimedes mà làm thay đổi hẳn cách suy nghĩ về Vũ Trụ khi đưa ra Luật Tương Đối.

                        Còn đây là tiểu sử Enrico Fermi trong Encyclopedia Britanica, ông sanh ngày 29 thàng 9 năm 1901 tại La Mã, mất ngày 28 tháng 11 năm 1954 tại Chicago do ông phải chạy tị nạn chế độ độc tài của phát xít Hitler.

                        Vật lý gia và ông là một trong các kiến trúc sư (phát minh) của nhân loại trong Thời Đại Nguyên Tử (the Nuclear Age). Chính ông cũng phát triển lý thuyết cho toán học thống kê (mathematical statistics), rất cần thiết để làm sáng tỏ cho các hiện tượng siêu nguyên tử (subatomic phenomena), rồi phát hiện ra neutron, mô tả có trong các chất phóng xạ.

                        Chính ông cũng là người đầu tiên hướng dẫn (chỉ đạo) kiểm soát các phản ứng nguyên tử, trong các lò phản ứng hạt nhân tân tiến đầu tiên của nhân loại (modern nuclear reactors). Fermi nhận bằng tiến sĩ (doctorat) năm 1922 tại Pisa (nước Ý) rồi học hỏi nghiên cứu tiếp tại Florence từ 1924 đến 1926, sau đó là Roma (La Mã) từ năm 1927 tới năm 1938.

                        Ông tị nạn sang Mỹ năm 1938 có quốc tịch Mỹ năm 1944 và cũng nhận được Giải Nobel về Vật Lý năm này. Ông hoàn tất công trình tại Đại Học Chicago (the University of Chicago), trong đó có việc kiểm soát chất phóng xạ (fission reaction) trong việc chế tạo bom nguyên tử tại sa mạc Los Alomos nữa. Sau đó ông trở về Chicago sống cho tới cuối đời thực hiện các công trình nghiên cứu về nguyên tử.

 

Tác Giả Bài Văn
Bùi Trọng Căn