Đã phát hiện được sóng hấp dẫn

Ngày 11 tháng 2 năm 2016, người phát ngôn của Đài thiên văn LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) thông báo là họ đã phát hiện được sóng hấp dẫn (gravitational wave) từ vụ chập 2 hố đen vũ trụ cách Trái Đất 1.3 tỷ năm ánh sáng. Thời điểm phát hiện là 09:51 UTC ngày 14 tháng 9 năm 2015. Tuần qua, Rainer Weiss, Barry Barish và Kip Thorne, những người đại diện cho nhóm nghiên cứu nhận được giải Nobel Vật lý.(https://www.theguardian.com/…/nobel-prize-physics-discovery…).

Trên thế giới hiện nay người ta chỉ mới biết đến 4 loại lực: lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu, lực điện từ và lực hấp dẫn. Cả hai loại lực hạt nhân đều chỉ có tác dụng trong khoảng cách rất ngắn, chủ yếu là để liên kết các hạt của một vật chất lại với nhau, không có nhiều ý nghĩa trong cuộc sống. Lực điện từ và trường điện từ đã có ứng dụng rất rộng rãi hiện nay. Lực hấp dẫn thì rất rõ rồi (chúng ta bám được vào Trái Đất là nhờ có lực hấp dẫn) nhưng trường hấp dẫn thì còn rất bí ẩn, còn sóng hấp dẫn thì các nhà khoa học mới nghe được cách đây chưa lâu! Bằng Thuyết Tương đối (rộng) của mình từ năm 1916 Einstein đã tiên đoán là có sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn sinh ra từ các vụ va chạm mạnh trong vũ trụ (ví dụ như 2 hố đen vũ trụ chập vào nhau). Điểm đặc biệt của sóng hấp dẫn là nó làm biến đổi không-thời gian, nghĩa là làm co giãn vật chất và làm thay đổi thời gian (nhanh lên hoặc dài ra). Đáng chú ý là sóng này làm giãn không gian theo một chiều x mà làm co không gian chiều y, - vuông góc với chiều x trong cùng mặt phẳng. Sóng hấp dẫn không bị vật chất cản, có thể xuyên thấu mọi vật chất. Người ta dựa trên nguyên tắc cơ bản này xây dựng Đài thiên văn LIGO để đo sóng hấp dẫn. Khó khăn mà các nhà khoa học gặp phải là sự co giãn vô cùng nhỏ (chỉ khoảng 1 phần nghìn của hạt proton), các máy đo thông thường không đo được. 


Chúng ta đều biết rằng nhờ các kính viễn vọng (telescope) các nhà khoa học có thể nhìn thấy quá khứ cách đây 12 tỷ năm (tuổi của vũ trụ là khoảng 13,7 tỷ năm kể từ vụ nổ Big Bang). Nhưng đó là chúng ta nhìn thấy các vật phát sáng, còn với các hố đen vũ trụ thì các hạt ánh sáng cũng không thoát ra được. Hố đen vũ trụ là vùng mà lực hấp dẫn từ trung tâm của hố lớn đến mức không có bất kỳ vật chất nào thoát ra được, kể cả ánh sáng. Mà ánh sáng không thoát ra được thì các đài thiên văn thông thường không thể nhìn thấy. Theo thuyết lượng tử thì ở vùng bao của hố đen có bức xạ Hawking nhưng sự thay đổi nhiệt độ do bức xạ này sinh ra cũng chỉ là một vài phần triệu độ Kelvin, hiện nay chưa thể đo được. Vì vậy, việc LIGO "nghe" được sóng hấp dẫn mở ra một cách đo mới. LIGO về nguyên lý là một giao thoa kế Michelson với nhiều cải tiến để tăng độ nhạy lên 144 nghìn lần, vì người ta cần đo được sự co giãn chỉ vài phần nghìn của hạt proton khi sóng hấp dẫn đi qua!


Hoa Kỳ xây 2 đài thiên văn giống hệt nhau và cách nhau hơn 3 nghìn km, một ở Livingston, bang Louisiana và một ở Hanford, bang Washington. Tại mỗi đài thiên văn họ xây 2 đường ống chân không hình chữ L, mỗi ống dài 4 km. Khi có sóng đi qua 1 ống chân không của chữ L sẽ giãn ra và ống kia sẽ co lại. Từ góc vuông của chữ L cho phát 1 chùm tia laser tách thành 2 góc vuông nhau chạy dài theo đường ống chân không. Cuối mỗi ống chân không có 1 chiếc gương phản chiếu và chùm tia laser đó sẽ quay trở lại điểm xuất phát. Nếu 2 chùm tia laser quay trở lại cùng một thời điểm thì chẳng có chuyện gì xảy ra, còn nếu lệch nhau thì chứng tỏ đã có sóng hấp dẫn đi qua! Xây 2 đài giống hệt nhau cách nhau 3000 km là để khi 1 trong 2 đài phát hiện có sóng hấp dẫn đi qua thì đài kia cũng phát hiện với kết quả giống hệt như vậy (lêch nhau 7 millisecond). Nếu như một đài phát hiện được mà đài kia không thì chẳng qua là “nhiễu tại chỗ” (rung chấn động đất, tiếng “ồn” công nghiệp, v.v.) đã lọt vào đài đó mà thôi, chứ không phải sóng hấp dẫn. 


Việc đo được sóng hấp dẫn từ vụ chập của 2 hố đen cũng là minh chứng cho sự tồn tại của hố đen vũ trụ. Nguồn lực đổ ra không nhỏ: 40 năm, hơn 1.000 nhà khoa học, tiền đầu tư trên 1 tỷ đô la. Trong phiên điều trần của các thành viên LIGO (các ông Fleming Crim, David Reitze, David Shoemaker, và bà Gabriela Gonzalez) trước Ủy ban Khoa học, Không gian và Công nghệ - Quốc hội Hoa Kỳ, một nghị sỹ hỏi là qua sự phát hiện này liệu có đi đến một phát hiện về Graviton (hạt hấp dẫn) hay không? Các nhà khoa học trả lời là chưa. Có một vị khác hỏi là vì sóng hấp dẫn làm méo không - thời gian thì liệu chúng ta có du lịch trở lại quá khứ được hay không? Bà Gabriela Gonzalez trả lời là sóng hấp dẫn có làm cho thời gian nhanh lên hay chậm đi nhưng không có nghĩa là chúng ta quay trở lại quá khứ được!


Phát hiện về sóng hấp dẫn là kết quả hợp tác giữa các nhà khoa học thực nghiệm, những người chế tạo nên một trong những cỗ máy nhạy nhất hành tinh và các nhà lý thuyết học đã dự đoán tín hiệu từ hai hố đen va chạm thực sự trông như thế nào.

 

 

LIGO Lab | Caltech | MIT
The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) consists of two widely separated installations within the United States — one in Hanford Washington and the other in Livingston, Louisiana — operated in unison as a single…
LIGO.CALTECH.EDU
 

Nguồn https://www.ligo.caltech.edu.
(có tham khảo bài viết của 2 bạn levanloi/ict-vn và lenguyensoc )

 

Bình luận
Nhập mã bảo mật:
Captcha image  
Bản tin mới

Truyền hình lai ghép HbbTV là một chuẩn công nghệ truyền hình mới, có sự kết hợp hài hòa giữa truyền hình quảng bá (Broadcast TV) và truyền hình băng rộng (Broadband TV) trên hạ tầng Internet. Các kênh truyền hình, ứng dụng, dịch vụ của truyền hình lai ghép HbbTV được cung cấp đến khách hàng qua cả hai hình thức truyền hình quảng bá và truyền hình internet, khách hàng cần có một đầu thu HbbTV hoặc SmartTV để có thể sử dụng dịch vụ truyền hình này.

Đăng ký bản tin
Đối tác