Năm 2002, Stephen Hawking lại chơi trò cá cược với đồng nghiệp của mình tại Đại học Cambridge, Neil Turok, rằng các nhà vũ trụ học sẽ sớm phát hiện ra các sóng hấp dẫn nguyên thủy và vì thế xác nhận lý thuyết lạm phát vũ trụ.
Và nay, hôm thứ Hai ngày 17/3/2014 vừa rồi, các nhà thiên văn thuộc Trung tâm Thiên văn Harvard–Smithsonian (Massachusetts, Hoa Kỳ) đã tổ chức buổi họp báo, thông báo rằng họ đã phát hiện "hình ảnh trực tiếp đầu tiên của sóng hấp dẫn".
Theo kết quả đó, cuối cùng Stephen Hawking cũng được thắng sau chầu thua 100 Mỹ kim cho sự phát hiện Boson Higg tháng 7/2012.
Bạn đọc quan tâm có thể đọc bài báo về sự phát hiện lớn này tại http://www.businessinsider.com/harvard-smithsonian-center-for-astrophysics-announce-discovery-2014-3
Hoặc xem video họp báo công bố phát hiện Sóng hấp dẫn nguyên thủy của nhóm BICEP2 http://thuvienvatly.com/video/727
Trước đó, các nhà khoa học đã thu được bằng chứng không trực tiếp về sóng hấp dẫn, ví dụ giải Nobel Vật lý năm 1993 trao cho phép đo hệ sao đôi Hulse-Taylor chứng tỏ sự tồn tại của sóng hấp dẫn.
Thì nay, nếu phát hiện về sóng hấp dẫn mới công bố ngày 17/3/2014 của thí nghiệm BICEP2 là đúng, "thì đây có thể là phát hiện vật lý lớn nhất trong hàng chục năm nay!" (Đàn Thanh Sơn). Và giải Nobel là có thể nghĩ tới.
Một chút về sóng hấp dẫn
Sự tồn tại của sóng hấp dẫn được thuyết tương đối rộng của ông. Nó là những dao động của không-thời gian phát sinh do sự gia tốc của các dạng khối lượng và năng lượng.
Đọc thêm để hiểu chi tiết về sóng hấp dẫn.
Theo thuyết tương đối, một vật có khối lượng tồn tại trong không gian sẽ làm cho không-thời gian bị cong đi và tạo ra trường hấp dẫn xung quanh nó. Khối lượng càng lớn thì độ cong không-thời gian càng lớn.
Khi vật thể chuyển động trong không gian, độ cong này cũng sẽ thay đổi tương ứng với sự thay đổi vị trí của vật.
Khi vật thể chuyển động có gia tốc sẽ làm cho độ cong này thay đổi có gia tốc và phát ra sóng hấp dẫn lan truyền ra bên ngoài từ vật thể với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng giống như sóng điện từ (Sóng điện từ cũng được phát ra từ hạt mang điện chuyển động có gia tốc).
Những môi trường hấp dẫn cực mạnh như lỗ đen hoặc sao đôi neutron phát ra các sóng có biên độ lớn nhất, còn tần số sóng thì lại phụ thuộc vào chúng gia tốc thế nào.
Hình: Một nguồn phát sóng điển hình là các hệ sao đôi.
Sóng hấp dẫn lấp đầy toàn bộ vũ trụ và do đó có thể mang thông tin từ sự khai sinh của chính không-thời gian, vụ nổ Bigbang
Sóng hấp dẫn liên quan gì đến sự lạm phát của vũ trụ và Bigbang?
Theo thuyết Big bang, vũ trụ của chúng ta có trải qua một thời kì lạm phát, giãn nở gia tốc tại thời điểm một phần của giây sau Big Bang. Trong khoảng thời gian cực ngắn đó, vũ trụ (cùng với vật chất trong đó) giãn nở khủng khiếp theo hàm mũ, thể tích vũ trũ tăng lên tới 1080 lần (Tưởng tượng nổi con số này không). và do đó phát ra những gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian. Đó là sóng hấp dẫn nguyên thủy.
Mô hình Bigbang và sự làm phát vũ trụ.
Mặc dù sóng hấp dẫn nguyên thủy này vẫn đang lan truyền trong vũ trụ nhưng cho đến nay, 13.8 tỉ năm sau Big Bang, tín hiệu này rất yếu để có thể ghi nhận một cách trực tiếp được.
Tuy nhiên, không có gì xảy ra mà không để lại dấu vết, một chiếc lá rơi cũng để lại làn gió nhẹ. Sóng hấp dẫn nguyên thủy, theo dự đoán, nếu tồn tại, nó có thể phải để lại dấu vết rõ ràng lên bức xạ phông nền vũ trụ (CMB, Cosmic Microwave Background).
Nhóm nghiên cứu BICEP2 tuyên bố rằng họ vừa quan sát thấy các dấu hiệu này, là một vết đặc biệt trong sự phân cực của bức xạ nền vũ trụ.
Bức xạ phông nền vũ trụ (CMB). Bức xạ phông vi sóng vũ trụ (còn gọi là bức xạ nền vũ trụ hay bức xạ tàn dư vũ trụ) là bức xạ điện từ được sinh ra từ thời kỳ sơ khai của vũ trụ (khoảng 380.000 năm sau Vụ Nổ Lớn).
Cho đến nay, sự lạm phát là mô hình tốt nhất mà chúng ta có thể dùng để giải thích cấu trúc trong quy mô lớn của vũ trụ hiện nay - nói cách khác, là giải thích sự hình thành vũ trụ to lớn, giải thích sự phát sinh các dao động trong không-thời gian, giải thích sự hình thành thiên hà. Thế mà chúng ta đang biết rất ít về nền vật lý của giai đoạn vô cùng cơ bản này trong lịch sử vũ trụ.
Sự phát hiện sóng hấp dẫn nguyên thủy có thể giải thích nhiều thứ, nhưng ý tưởng hiện nay được quan tâm nhiều nhất là khả năng chứng minh cho vũ trụ lạm phát khi phát hiện sóng hấp nguyên thủy.
Ngoài ra, khi sóng hấp dẫn được tạo ra ở quy mô lượng tử trong sự lạm phát, việc phát hiện ra chúng sẽ kiểm chứng được sự tồn tại của graviton – hạt giả định truyền tương tác hấp dẫn. Những lượng tử này được cho là có những dao động dù ít hay nhiều đã in vết lên cấu trúc của không-thời gian sau sự lạm phát.
Việc phát hiện những sóng hấp dẫn nguyên thủy đó sẽ còn giúp kiểm tra xem cơ học lượng tử có còn đúng dưới những mật độ rất cao không. Nó cũng cho phép các nhà vũ trụ học ước tính những thông số như tốc độ lạm phát hiện nay không được nắm rõ lắm.
Sự phát hiện sóng hấp dẫn nguyên thủy còn giúp kết nối lý thuyết dây với các hạt và trường đã biết, và giúp tìm kiếm lý thuyết lượng tử hấp dẫn.
Về sự phát hiện Sóng hấp dẫn nguyên thủy của nhóm BICEP2, hi vọng Thuvienvatly.com sẽ có bài chi tiết trong nay mai.
Update 25/3: Đọc thêm về phát hiện này của nhóm BICEP2: Khám phá BICEP2 có ý nghĩa gì?
TS. Nguyễn Trọng Hiền trong buổi họp báo tại Havard. Ông là một thành viên trong nhóm Hợp tác nghiên cứu BICEP2 đồng thời cũng là nghiên cứu viên của NASA.
Alan Guth là một trong những nhà vật lý đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của lạm phát, và sự tồn tại của thế inflaton giải thích sự giãn nở tăng tốc trong một phần nhỏ của giây sau vụ nổ Big Bang 13,8 tỷ năm trước.
Lâu lắm (mấy năm) mới viết một bài về vật lý thường thức. Mời anh chị em thưởng lãm.
Trần Triệu Phú - Thuvienvatly.com
