Phát hiện sóng hấp dẫn quan trọng với nhân loại thế nào?

Việc giới khoa học khẳng định sự tồn tại của sóng hấp dẫn đã trở thành một sự kiện chấn động toàn cầu. Vì sao việc phát hiện những gợn sóng yếu ớt, xuất phát từ cách đây 1,3 tỉ năm lại gây xôn xao tới như vậy?

Việc giới khoa học khẳng định sự tồn tại của sóng hấp dẫn đã trở thành một sự kiện chấn động toàn cầu. Vì sao việc phát hiện những gợn sóng yếu ớt, xuất phát từ cách đây 1,3 tỉ năm lại gây xôn xao tới như vậy?

{keywords}
Hình ảnh mô tả 2 lỗ đen va chạm vào nhau. 

Ngày 14/9/2015, Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) bắt được tín hiệu sóng hấp dẫn từ hai lỗ đen va chạm nhau cách Trái đất 1,3 tỉ năm ánh sáng.

Việc phát hiện sóng hấp dẫn đã chứng minh bí ẩn cuối cùng trong thuyết tương đối rộng của thiên tài vật lý Albert Einstein, vấn đề khiến giới khoa học quốc tế đau đầu suốt 100 năm qua.

Điều bí ẩn trong lý thuyết tương đối rộng của Einstein là gì? Vì sao người ta phải mất tới 100 năm để đi tìm lời giản cho bí ẩn này?

Sóng hấp dẫn là gì?

Khi đặt mình ở vị trí của một người khổng lồ để quan sát toàn cảnh vũ trụ, các nhà khoa học sẽ tự hỏi nó được lấp đầy bởi gì? Ngoài những hành tinh bé nhỏ cho đến những ngôi sao và thiên hà, thứ rộng lớn nhất còn lại là khoảng không.

{keywords}
Albert Einstein. 

Vào thời kỳ vật lý cổ điển, Issac Newton hình dung không gian như một nền tảng tuyệt đối, vĩnh cửu, bất biến.

Theo cách hiểu của Newton, không gian vũ trụ giống như một mặt bàn phẳng, chắc chắn, cố định còn các hành tinh chuyển động trong không gian giống như những viên bi lăn trên mặt bàn. Các chuyển động của viên bi không làm ảnh hưởng, biến dạng chiếc mặt bàn bằng gỗ.

Cũng theo Newton thì vạn vật trong vũ trụ đều hấp dẫn nhau. Tuy nhiên, Newton cho rằng lực hút đó là tự nhiên và không đưa ra giải thích cho sự tồn tại của lực hấp dẫn đó.

Mọi chuyện đã thay đổi vào đầu thế kỷ 21 với Albert Einstein. Vào năm 1905, nhà vật lý thiên tài này đã phát minh ra thuyết tương đối hẹp, trong đó, ông cho rằng, không gian vũ trụ gồm 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian đồng thời chúng có thể co dãn được chứ không phải là vĩnh cửu và bất biến như Newton đã nói.

Mười năm sau đó, Einstein đưa ra thuyết tương đối rộng, trong đó, ông giải thích về sự xuất hiện của lực hấp dẫn. Theo cách hình dung của Einstein, không gian giống như một tấm vải mềm được căng ra bốn phía. Và các hành tinh trong không gian sẽ tạo nên các vết lõm xung quanh nó.

Mọi vật khi đi vào vùng không gian xung quanh bị lõm đó sẽ chuyển động theo hình dạng của không gian đó. Nếu tốc độ của vật lớn, nó có thể vượt qua vùng không gian bị biến dạng. Nếu không, nó sẽ bị hút vào vật thể. Đó là cách mà mọi vật trong vũ trụ hút lẫn nhau.

Video mô tả vũ trụ theo thuyết tương đối rộng của Einstein:

Theo lý giải của Einstein, một vật có khối lượng càng lớn, vết lõm càng lớn. Và điều gì xảy ra khi một vật có khối lượng cực lớn bắt đầu di chuyển? Nó sẽ tạo ra sóng.

Điều đó có nghĩa, một đối tượng di chuyển trong không gian - thời gian, nó phải tạo ra những gợn sóng biến dạng lăn tăn của không thời gian. Người ta gọi đây là sóng hấp dẫn.

Tuy nhiên, vào thời của Einstein, tất cả những điều này chỉ là lý thuyết. Sự tồn tại của sóng hấp dẫn cũng chỉ là một tiên đoán mà bản thân Einstein cũng không chắc chắn con người có đủ khả năng để tìm ra chúng.

Cuộc tìm kiếm 100 năm

Bởi sự hạn chế của công nghệ, các nhà khoa học đã phải đợi gần 60 năm để có được dấu mốc tiền đề, gián tiếp chứng minh sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Năm 1974, hai nhà thiên văn Russell Hulse và Taylor Joseph, trong khi quan sát vào một vùng không gian sâu, đã phát hiện một cặp đôi sao neutron. Điều này giống như họ may mắn tìm thấy ra hai chiếc thuyền lớn hiếm hoi đang di chuyển trên mặt hồ không-thời gian.

{keywords}
Một cơ sở nghiên cứu của LIGO.

Họ ngay lập tức sử dụng cơ hội này để kiểm tra Thuyết Tương đối rộng của Einstein cùng với sự tồn tại của sóng hấp dẫn. Công việc diễn ra suốt nửa thập kỷ. Cho đến năm 1979, các kết quả đo đạc được công bố cho thấy hai ngôi sao đang mất dần năng lượng để chuẩn bị va chạm vào nhau trong 300 triệu năm.

Hulse và Taylor chứng minh đây chính là hệ quả của việc hai ngôi sao di chuyển gây ra sóng hấp dẫn. Điều này hoàn toàn trùng khớp với dự đoán trong lý thuyết của Einstein. Giải Nobel năm 1993 đã được trao cho hai nhà khoa học, mặc dù họ không trực tiếp phát hiện sóng hấp dẫn.

Trước đó, năm 1992, ba nhà vật lý Kip Thorne và Ronald Drever đến từ Viện công nghệ California cùng Rainer Weiss đến từ MIT nhận ra rằng công cuộc tìm kiếm sóng hấp dẫn của nhân loại sẽ là một chặng đường dài và sẽ cần một dự án cực lớn. Họ cùng nhau thành lập nên Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO).

Dự án của LIGO quy tụ 900 nhà khoa học đến từ 15 quốc gia trên thế giới. Các cơ sở thí nghiệm hiện đại nhất của nó được đặt tại Hoa Kỳ với sự đầu tư cả tỷ USD đến từ Quỹ Khoa học quốc gia (NSF).

Mặc dù vậy, suốt khoảng thời gian từ khi bắt đầu đi vào hoạt động năm 2002 cho đến năm 2010, hầu như LIGO không đạt được bất kỳ một phát hiện quan trọng nào. Nó được đưa vào giai đoạn nâng cấp sau đó vài năm để tăng độ nhạy của thiết bị lên gấp 4 lần.

Tháng 2/2015, hai trạm quan trắc của LIGO tại Louisiana và Washington được đưa vào chạy thử nghiệm trở lại sau quá trình nâng cấp. Họ thu nhận những dao động đến từ sự kiện hai hố đen sáp nhập trong khoảng thời gian 1,3 tỷ năm về trước.

Các dữ liệu không lâu sau đó được phân tích vào ngày 14/9/2015 bởi Marco Drago, một nghiên cứu sinh người Ý đã khiến anh trở thành người đầu tiên phát hiện ra sóng hấp dẫn.

Các nhà khoa học tại LIGO quyết định giữ bí mật thông tin để kiểm tra lại nhiều lần thí nghiệm của họ. Cuối cùng, dấu mốc lịch sử được chốt lại trong cuộc họp báo ngày 11/2/2016 tại Hoa Kỳ.

Cửa sổ mới nhìn ra vũ trụ

Sóng hấp dẫn được phát hiện sẽ trở thành một công cụ tuyệt vời để nghiên cứu vũ trụ.

Hãy nhìn lại những công cụ chúng ta có ngày nay: ánh sáng, sóng radio, tia hồng ngoại, tia X và gamma. Chúng đều chỉ là sóng điện từ và chịu rất nhiều tác động khi di chuyển trong vũ trụ.

{keywords}
Mô tả sóng hấp dẫn được tạo ra từ một cặp sao đôi.

Với những công cụ này, chỉ một phần nhỏ bức tranh vũ trụ được hé lộ nếu chúng ta tiếp tục sử dụng sóng điện từ. Điển hình, các lỗ đen sẽ chôn vùi cả ánh sáng sau chân trời sự kiện của nó.

Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể thu được sóng hấp dẫn để tìm hiểu một lỗ đen. Nó không vấp phải quá nhiều trở ngại khi di chuyển trong không gian mà lại mang theo một lượng thông tin phong phú.

Bên cạnh đó, một ứng dụng tuyệt vời của sóng hấp dẫn là nghiên cứu các vụ nổ siêu tân tinh. “Sóng hấp dẫn sẽ đến Trái Đất sớm hơn bất kỳ loại ánh sáng nào”, Bartos, một thành viên của LIGO nói. “Khi lõi của một ngôi sao lớn bắt đầu sụp đổ, siêu tân tinh hình thành một lỗ đen. Nhưng phía ngoài bề mặt của nó không cho biết lõi bên trong đã sụp đổ”.

Đây là lí do chúng ta có thể sử dụng sóng hấp dẫn để phát hiện sự kiện này nhanh hơn các kính viễn vọng hàng giờ đồng hồ. Công cụ mới cũng có thể khiến chúng ta quan sát khu vực quan trọng nhất trong một vụ sụp đổ: lõi của các ngôi sao, nơi một hố đen được sinh ra. Trong khi đó, kính viễn vọng hiện đại nhất của nhân loại cũng chỉ dừng lại ở những quan sát bề mặt.

Quan sát sóng hấp dẫn còn mở ra hi vọng thăm dò tận sâu vào bên trong các ngôi sao, lý giải sự bí ẩn trong hoạt động của hố đen và những bức xạ phát ra từ sự kiện khởi đầu vũ trụ.

Tựu chung lại, sóng hấp dẫn là yếu tố nắm giữ chìa khóa cho một loạt câu hỏi về sự hoạt động của vũ trụ.

“Nếu nhìn thấy sóng hấp dẫn, bạn có thể nhìn ngược về 1 phần tỷ giây đầu của vụ nổ Big Bang. Loài người không còn cách nào khác nếu muốn khám phá nguồn gốc của vũ trụ”, Tuck Stebbins, trưởng phòng thí nghiệm Vật lý học thiên thể tại Trung tâm Không gian Goddard thuộc NASA cho biết.

Hà Phương (Tổng hợp)

Máy ảnh Sony sản xuất tại Trung Quốc sẽ không bán ở nước ngoài

Máy ảnh Sony bán tại Nhật Bản, Mỹ và các thị trường châu Âu sẽ được sản xuất tại Thái Lan thay vì Trung Quốc.

Mỹ giành thắng lợi ngoại giao quan trọng trong cuộc chiến công nghệ

Thuyết phục thành công chính phủ Hà Lan và Nhật Bản áp đặt các lệnh cấm xuất khẩu một số loại máy móc sản xuất chip tiên tiến sang Trung Quốc được coi là một thắng lợi về ngoại giao đối với Washington trong cuộc chiến công nghệ với Bắc Kinh.

Không xảy ra sự cố an toàn thông tin nghiêm trọng trong 7 ngày Tết Quý Mão

Trong đợt nghỉ tết Nguyên đán Quý Mão 2023 vừa qua, Cục An toàn thông tin, Bộ TT&TT đã hỗ trợ ứng cứu 41 sự cố an toàn thông tin. Các sự cố này đều ở mức trung bình và thấp, không gây hậu quả.

Cách bảo vệ tài khoản Facebook doanh nghiệp khỏi tấn công mạng

Facebook và các mạng xã hội khác đang là công cụ giao tiếp, quảng bá hữu hiệu cho doanh nghiệp, do đó nếu chúng rơi vào tay kẻ xấu thì hậu quả khó lường.

Kỷ nguyên thống trị tìm kiếm và quảng cáo của Google sắp kết thúc?

Chính quyền liên bang cùng 8 tiểu bang tại Mỹ đệ đơn kiện chống độc quyền nhằm vào Google với cáo buộc công ty này đã sử dụng các phương tiện “phi pháp” để duy trì lợi thế cạnh tranh trong lĩnh vực quảng cáo và tìm kiếm.

Lợi nhuận LG giảm kỷ lục 91%

Do nhu cầu thiết bị gia dụng giảm, kết hợp với bất ổn kinh tế toàn cầu, lợi nhuận hoạt động quý IV/2022 của LG Electronics giảm hơn 90%.

Tết 2023: Người dùng di động gọi Zalo, Facebook nhiều hơn gọi thoại

Trong dịp tết Nguyên đán 2023, nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông truyền thống của người dùng di động tiếp tục giảm, ở chiều ngược lại, lưu lượng data tăng vọt.

Mỹ tấn công mạng nhóm tin tặc khét tiếng, Apple sắp mở cửa hàng tại Malaysia Icon

Mỹ tấn công mạng nhóm tin tặc khét tiếng; Apple sắp mở chuỗi cửa hàng bán lẻ tại Malaysia;... là những thông tin nổi bật trong bản tin Công nghệ thứ 7 tuần này.

5 hãng chip Mỹ ‘bốc hơi’ gần 15 tỷ USD trong một ngày

Vốn hóa của 5 trong số các hãng chip lớn nhất Mỹ có thể giảm gần 15 tỷ USD trong phiên giao dịch ngày 27/1 (giờ địa phương), sau khi Intel đưa ra dự báo doanh thu ảm đạm.

Nhật Bản, Hà Lan đạt đồng thuận cấm vận bán dẫn Trung Quốc

Bloomberg đưa tin, Nhật Bản và Hà Lan sẽ sớm đạt thoả thuận tham gia cùng Mỹ hạn chế xuất khẩu trang thiết bị lĩnh vực bán dẫn sang Trung Quốc.

Đang cập nhật dữ liệu !