Sóng hấp dẫn

16 Tháng Hai 201611:07 CH(Xem: 2585)

"BÁO VĂN HÓA-CALIFORNIA" THỨ  TƯ 17 FEB  2016

Phát hiện sóng hấp dẫn từ hố đen

  • BBC 11/2/16 9 giờ trước

image058
Các khoa học gia nói đã có phát hiện kinh ngạc có thể giúp chúng ta hiểu được lực hấp dẫn.

Các nhà khoa học đã quan sát gợn không gian - thời gian được tạo ra từ cú va chạm của hai hố đen nằm cách Trái Đất hơn một tỷ năm ánh sáng.

Nhóm nghiên cứu quốc tế nói rằng việc lần đầu tiên phát hiện ra các sóng hấp dẫn này sẽ dẫn tới việc mở ra một kỷ nguyên mới về ngành nghiên cứu không gian.

Đây là thành tựu cao nhất con người đã đạt được trong suốt hàng thập niên qua và nó rốt cuộc sẽ có thể mở cánh cửa để chúng ta hiểu rõ hơn về Vụ Nổ Lớn (Big Bang).

Kết quả nghiên cứu do nhóm Ligo Collaboration thực hiện đã được chấp nhận cho đăng trên tạp chí khoa học Physical Review Letters.

Ligo có một loạt các cơ sở thí nghiệm trên toàn thế giới, là những nơi có khả năng phóng tia laser qua những đường ống dài để qua đó tìm cách phát hiện ra những gợn sóng trong kết cấu không gian - thời gian.

Các tín hiệu được trông đợi là khi thu được sẽ cực yếu, chỉ đủ tác động vào các máy giao thoa với mức một phần chiều rộng của một nguyên tử.

Thế nhưng việc hợp nhất hố đen đã được bắt tín hiệu tại hai cơ sở riêng rẽ của Ligo tại Hoa Kỳ.

image059

Image copyright BBC.RichardAnsett Image caption Giáo sư Stephen Hawking nói phát hiện mới đánh dấu một thời điểm quan trọng trong lịch sử khoa học

"Chúng tôi đã phát hiện được các sóng hấp dẫn," David Reitze, giám đốc điều hành của dự án Ligo, nói với các phóng viên tại cuộc họp báo ở Washington DC.

Giáo sư Karsten Danzmann từ Viện nghiên cứu Lực hấp dẫn Max Planck và Đại học Leibniz ở Hannover, Đức, là một chuyên gia hàng đầu châu Âu.

Ông nói phát hiện này là một trong những bước tiến khoa học quan trọng nhất kể từ khi phát hiện ra được hạt Higgs tới này, và có thể so sánh nó với việc xác định được cấu trúc DNA.

"Xứng đáng đoạt giải Nobel - không có gì phải nghi ngờ hết," ông nói với BBC.

"Đây là lần đầu tiên chúng ta trực tiếp phát hiện được sóng hấp dẫn; đây là lần đầu tiên chúng ta trực tiếp phát hiện ra hố đen và điều này chính là sự xác nhận độ đúng đắn của Thuyết Tương đối Rộng, bởi thuộc tính của các hố đen này quả chính xác là những gì mà Einstein đã dự đoán 100 năm trước."

Quan điểm trên cũng được Giáo sư Stephen Hawking, chuyên gia về hố đen, đồng tình.

Trả lời độc quyền BBC News, ông nói ông tin rằng phát hiện mới đánh dấu một thời điểm quan trọng trong lịch sử khoa học.

"Sóng hấp dẫn đem lại một cách thức hoàn toàn mới để chúng ta nhìn vào Vũ trụ. Việc phát hiện ra chúng sẽ mở ra đầy tiềm năng để chúng ta làm cách mạng trong ngành nghiên cứu vũ trụ. Đây là lần đầu tiên một hệ thống hố đen nhị nguyên được phát hiện và là lần đầu tiên ta quan sát được việc các hố đen nhập vào nhau," ông nói.

"Bên cạnh việc thử nghiệm Thuyết Tương đối Rộng của Abert Einstein, chúng ta có thể hy vọng là sẽ nhìn được các hố đen thông qua lịch sử Vũ trụ. Chúng ta thậm chí có thể nhìn thấy được những thánh tích của Vũ trụ thời kỳ đầu."/

Cách hiểu đơn giản về sóng hấp dẫn

Nguyễn Tiến Dũng Giáo sư toán, Đại học Toulouse, Pháp

 

image057

Image copyright epa

Trước hết, sóng là cái gì?

Trong vật lý có rất nhiều thứ được gọi là sóng.

Khi ném đá xuống nước thì nó tạo thành sóng lan tỏa từ chỗ đá chạm nước ra xung quanh.

Khi phát wifi trong nhà thì nó cũng là sóng (điện từ) từ chỗ phát ra xung quanh. Khi nói thì nó cũng là sóng âm thanh từ mồm ta phát ra xung quanh. Hay như động đất cũng thành các đợt sóng lan tỏa.

Tất cả các thứ "sóng" khác nhau đó có chung mấy đặc điểm:

  • Có nguồn phát
  • Có chuyển động lan truyền (và như vậy có vận tốc lan truyền)
  • Có thể hiểu như là một "biến dạng" của không gian / môi trường, và sự biến dạng đó hay có tính tuần hoàn (dạng đồ thị hàm sinus) tuy không phải nhất thiết lúc nào cũng vậy

Vì sao sóng thường có tính tuần hoàn?

Nói nôm na là do năng lượng và vật chất có hạn, phải bù trừ cho nhau chỗ này lồi ra thì chỗ kia phải lõm vào để bù lại, rồi chỗ lõm vào lại sinh ra chỗ lồi ra để bù lại, và cứ thế (sao cho tổng bù trừ cho nhau chỉ còn một số nhỏ, chứ nếu không năng lượng cần thiết sẽ quá lớn).

Một khi tuần hoàn thì người ta nói đến các tần số, có thể là từ 10 mũ âm bao nhiêu đó Hertz cho đến 10 mũ bao nhiêu đó Hertz.

image060

Sóng "gravitational" cũng vậy.

Gọi là "gravitational" (hấp dẫn?) là vì nó ứng với không-thời gian space-time có độ cong (không phẳng) theo lý thuyết tương đối của Einstein (vật chất làm cong không-thời gian, mật độ vật chất càng cao thì càng cong, làm bẻ cong ánh sáng v.v).

Khi mà nó cong một cách "mềm mại" (chỗ nào cũng bằng nhau, hoặc thay đổi một cách đều đặn như kiểu giảm dần hay tăng dần) thì ta không cảm thấy có sóng.

Ta (tức là các máy đo) thấy có sóng khi độ cong của không-thời gian thay đổi nhấp nhô lên xuống, tương tự như là các gợn sóng trên mặt nước vậy.

Khi hai "lỗ đen" "đâm vào nhau" thì chúng làm méo mó cái không thời gian tại khu vực của chúng một cách khủng khiếp, và sự méo mó đó nó lan toả dần ra xung quanh dưới dạng sóng gravitational, cũng tương tự như là hòn đá ném xuống nước thì tạo sóng.

Hiện tượng sóng gravitational từ hai lỗ đen đâm nhau dễ "bắt sóng" được vì nó rất lớn, năng lượng tỏa ra kinh khủng. (Có đến 1/20 toàn bộ khối lượng của hai lỗ đen bị tỏa ra ngoài?)

Chứ thực ra rất nhiều hiện tượng hết sức bình thường trong vũ trụ cũng đều tỏa sóng gravitational, chỉ có điều chúng dễ bị lẫn, khó bắt và khó xác định là từ đâu.

Ví dụ là bản thân việc Trái Đất quay quanh Mặt Trời cũng tạo sóng hấp dẫn, nhưng sóng đó rất nhỏ, mức năng lượng tỏa ra đâu có mỗi 200 wat (bằng một cái máy tính để bàn?)

Nội dung trên đã đăng trên trang Facebook cá nhân và được tác giả, Giáo sư toán học tại Đại học Toulouse, Pháp, đồng ý cho đăng lại trên BBC Tiếng Việt.

16 Tháng Tư 2017(Xem: 1831)
16 Tháng Hai 2017(Xem: 2885)