Sóng hấp dẫn - Cánh cửa mở ra bí ẩn vũ trụ

Hoa Hướng Dương |

Sóng hấp dẫn - Cánh cửa mở ra bí ẩn vũ trụ
Sóng hấp dẫn - Cánh cửa mở ra bí ẩn vũ trụ

Phát hiện quan trọng trong thế kỷ 21 sẽ mở ra một cánh cửa mới cho nhân loại trước những bí ẩn và câu hỏi lớn về vũ trụ.

Năm 1915, Albert Einstein công bố Thuyết tương đối tổng quát, mặc dù được thừa nhận rộng rãi nhưng chưa có thử nghiệm nào kiểm chứng tính thực tế của nó mà hầu như tất cả chỉ trên lý thuyết.


Vụ va chạm lan truyền sóng hấp dẫn

Vụ va chạm lan truyền sóng hấp dẫn

Trong đó, ông dự đoán về sóng hấp dẫn như một hệ quả từ thuyết tương đối rộng nhưng cũng không dám chắc và cũng cho rằng loài người có thể không bao giờ phát hiện được nó.

Trong lý thuyết hấp dẫn của Newton tất cả các vật tương tác tức thì với nhau, vì vậy không có sóng hấp dẫn trong lý thuyết cổ điển này.

Sóng hấp dẫn là gì?


Vụ va chạm giúp chúng ta phát hiện sóng hấp dẫn

Vụ va chạm giúp chúng ta phát hiện sóng hấp dẫn

Trong vật lý học, sóng hấp dẫn là những gợn lăn tăn tạo bởi độ cong của không-thời gian thành các dạng sóng lan truyền ra bên ngoài từ các nguồn hấp dẫn thay đổi theo thời gian (do dự chuyển động hay va chạm).

Và những sóng này mang năng lượng dưới dạng bức xạ hấp dẫn.

Xem video:

Giải thích sóng hấp dẫn

Thuyết tương đối tổng quát của Einstein mô tả hấp dẫn là một hiện tượng gắn liền với độ cong của không-thời gian. Độ cong này xuất hiện vì sự có mặt của khối lượng.

Vật thể càng có khối lượng lớn thì vùng không gian bị biến dạng càng nhiều. Giống như đặt các vật thể lên một tấm vải, vật càng nặng thì tấm vải càng biến dạng. Vậy nếu vật thể di chuyển?

Giải thích trực quan lực hấp dẫn của Einstein

Khi vật thể có khối lượng di chuyển trong không thời gian, sự thay đổi độ cong hồi đáp theo sự thay đổi vị trí của vật.

Trong một số trường hợp , vật thể chuyển động gia tốc gây lên sự thay đổi độ cong này mà lan truyền ra bên ngoài với tốc độ ánh sáng theo như dạng sóng. Hiện tượng lan truyền này được gọi là sóng hấp dẫn.


Hình minh họa

Hình minh họa

Điều này cũng giống như việc thả một viên đá vào mặt hồ sẽ tạo ra các làn sóng lan truyền ra xa vậy.

Tìm thấy sóng hấp dẫn ở đâu?


Lời tiên tri giúp chúng ta phát hiện ra sóng hấp dẫn

Lời tiên tri giúp chúng ta phát hiện ra sóng hấp dẫn

"Lời tiên tri" của Einstein về sóng hấp dẫn từ hơn 100 năm trước:

Sóng hấp dẫn được sản sinh ra từ những sự kiện rất lớn trong vũ trụ, như một vụ va chạm của hai đối tượng có khối lượng vô cùng lớn.

Như hai lỗ đen hoặc hai ngôi sao neutron (những ngôi sao có kích thước không lớn nhưng dày đặc vật chất bên trong khiến cho khối lượng của chúng rất lớn).


Những vụ va chạm lớn sẽ tạo nên sóng hấp dẫn

Những vụ va chạm lớn sẽ tạo nên sóng hấp dẫn

Do đó điều chúng ta cần là một vụ va chạm vô cùng lớn và thiết bị phát hiện sóng hấp dẫn khi vụ va chạm xảy ra.

Tại sao sóng hấp dẫn khó phát hiện?


Kích thước và khoảng cách là trở ngại lớn nhất

Kích thước và khoảng cách là trở ngại lớn nhất

Việc tìm thấy sóng hấp dẫn cực kỳ khó, nên có thể nói đây thực sự là một phát hiện phi thường của nhân loại, ngay cả Einstein cũng không tin loài người sẽ phát hiện ra nó.

Einstein từng nghi ngờ rằng nhân loại sẽ không bao giờ phát hiện ra sóng hấp dẫn vì kích thước của chúng quá nhỏ. Ví dụ như gợn sóng từ hai lỗ đen nhập với quy mô tầm 1 triệu km khi đến trái đất chỉ còn kích cỡ một nguyên tử.

Bạn thậm chí có thể nghe "sóng hấp dẫn"

Âm thanh vụ va chạm

Đồng thời khoảng cách lớn càng làm cho kích thước sóng thu hẹp, gợn sóng từ cách xa hàng chục triệu năm ánh sáng sẽ biến các chùm sáng dài 4 km xuống chỉ còn kích cỡ của một proton.

Chính khó khăn này khiến chúng ta rất khó thu được tín hiệu từ sóng hấp dẫn, Tuy nhiên bằng sự chủ động theo sự tiên đoán của Einstein và thiết bị hiện đại, loài người đã tạo nên kỳ tích.

Phát hiện sóng hấp dẫn như thế nào?


Thiết bị LIGO giúp phát hiện sóng hấp dẫn

Thiết bị LIGO giúp phát hiện sóng hấp dẫn

Theo Thuyết tương đối rộng của Einstein, hai hố đen xoay quanh nhau sẽ mất dần năng lượng qua sự giải phóng của sóng hấp dẫn, khiến chúng tiến lại gần nhau với tốc độ nhanh dần.

Trong một tích tắc rất nhanh, hàng tỷ tỷ tấn vật chất được phân phối lại, và một lỗ đen mới được sản sinh.

Các nhà khoa học đã phải chế tạo ra một chiếc máy dò bằng laser để phát hiện sóng hấp dẫn truyền đến Trái đất. Chiếc máy này có tên là LIGO và bắt đầu hoạt động từ năm 2002.

Khi sóng hấp dẫn chạy qua một vật thể sẽ làm thay đổi hình dạng, kéo dài và ép nó theo hướng sóng đang di chuyển, và để lại dấu vết rất nhỏ.

Chiếc máy này sử dụng tia laser để phát hiện sự biến dạng không gian dù rất nhỏ, nếu sóng hấp dẫn đi qua Trái đất.

Ý nghĩa của phát hiện sóng hấp dẫn


Einstein đã giúp khoa học tiến bộ vượt bậc

Einstein đã giúp khoa học tiến bộ vượt bậc

1. Ý nghĩa khoa học, thiên văn và vũ trụ

Phát hiện này được cho là "bước đột phá vĩ đại nhất thế kỷ", giáo sư vật lý lý thuyết nổi tiếng Stephen Hawking thì cho rằng:

Phát hiện này là một cột mốc lịch sử khoa học, đem lại một cách nhìn hoàn toàn khác biệt về vũ trụ, thậm chí có thể tạo nên một cuộc cách mạng trong giới thiên văn.

"Phát hiện và đo đạc sóng hấp dẫn là chiếc chén thánh trong lý thuyết tương đối rộng của Einstein", giáo sư Bob Bingham, một nhà vật lý đến từ Hội đồng Khoa học và Công nghệ tại Harwell Campus Anh cho biết.


Phát hiện chấn động nhất thế kỷ 21

Phát hiện chấn động nhất thế kỷ 21

Còn giáo sư Philipp Podsiadlowski thuộc Viện Vật Lý Oxford (Anh) cho rằng phát hiện này là phát minh quan trọng nhất trong nghành vật lý thiên văn hơn 50 năm qua, sánh ngang với việc phát hiện hạt Higgs Boson.

Theo Catherine Man, nhà nghiên cứu ở Trạm quan sát Cote d'Azur, Pháp, việc phát hiện sóng hấp dẫn sẽ cho phép các nhà thiên văn học thăm dò bên trong những ngôi sao.

Và lý giải sự bí ẩn của tia gamma, tia xuất hiện trong những vụ nổ mạnh nhất trong vũ trụ và hầu như chưa được hiểu rõ.

Mở ra những chân trời mới thú vị cho thiên văn học, cho phép đo đạc các ngôi sao, thiên hà và các hố đen từ rất xa dựa trên bức sóng mà chúng tạo ra.

Cách cửa bí ẩn vũ trụ đang mở rộng
Cách cửa bí ẩn vũ trụ đang mở rộng

Sóng hấp dẫn có thể thâm nhập vào các vùng không gian mà sóng điện từ không thể xâm nhập. Các nhà vật lý suy đoán sóng hấp dẫn có thể giúp tìm hiểu Vũ trụ tại những vùng sâu nơi một số loại thiên thể kỳ lạ nằm ở đó, chẳng hạn như các lỗ đen.

Những đối tượng như vậy không thể quan sát trực tiếp theo cách truyền thống bằng kính thiên văn quang học và kính thiên văn vô tuyến. Ưu điểm này của sóng hấp dẫn cũng là một lợi thế để nghiên cứu trạng thái sớm nhất của Vũ trụ.

Một mặt gián tiếp, nó đưa thêm bằng chứng rằng lỗ đen trên thực tế là có tồn tại (các nhà khoa học chưa bao giờ trực tiếp quan sát được lỗ đen).

Công bố mới chưa phát hiện ra được sóng hấp dẫn nguyên thủy (loại khó phát hiện nhất). Nếu tìm được sóng này, sẽ khẳng định hơn nữa học thuyết về "sự giãn nở" hay mở rộng kích thước vũ trụ theo cấp số nhân

2. Khẳng định thuyết Big bang - giả thuyết vũ trụ được hình thành sau một vụ nổ khổng lồ - là đúng sự thật.


Một trang bản thảo tiên đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn của Einstein

Một trang bản thảo tiên đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn của Einstein

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

3. Kiểm nghiệm tính đúng đắn của thuyết tương đối


Chìa khóa vũ trụ đang nằm trong tay nhân loại

Chìa khóa vũ trụ đang nằm trong tay nhân loại

Việc chứng minh được Thuyết tương đối có ý nghĩa rất lớn trong ngành vật lý thiên văn và vật lý nói chung, vì đây sẽ là nền móng vững chắc cho vật lý lượng tử sau này.

Bên cạnh đó, với những thử nghiệm thực tế, các nhà khoa học có thể sửa đổi và bổ sung những thiếu sót trong lý thuyết của Einstein.

Sóng hấp dẫn là hệ quả của lý thuyết tương đối rộng của Einstein, cho nên sự phát hiện ra nó là minh chứng tuyệt vời cho sự đúng đắn của lý thuyết Einstein

theo Trí Thức Trẻ

Đọc thêm về:

    Bạn đọc có thể báo tin, gửi bài viết, clip, ảnh về email khampha@ttvn.vn để nhận nhuận bút cao trong vòng 24h. Đường dây nóng: 0943 113 999

    Soha
    Trí Thức Trẻ

    TIN NỔI BẬT SOHA

      Công ty Cổ phần VCCorp

      © Copyright 2010 - 2019 – Công ty Cổ phần VCCorp

      Tầng 17,19,20,21 Toà nhà Center Building - Hapulico Complex,
      Số 1 Nguyễn Huy Tưởng, Thanh Xuân, Hà Nội.
      Email: btv@soha.vn
      Giấy phép số 2411/GP-TTĐT do Sở Thông tin và Truyền thông Hà Nội cấp ngày 31 tháng 07 năm 2015.
      Chịu trách nhiệm nội dung: Ông Nguyễn Thế Tân

      Liên hệ quảng cáo:
      Hotline: 0942.86.11.33
      Email: giaitrixahoi@admicro.vn
      Hỗ trợ & CSKH:
      Tầng 20, tòa nhà Center Building, Hapulico Complex,
      số 1 Nguyễn Huy Tưởng, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
      Tel: (84 24) 7307 7979
      Fax: (84 24) 7307 7980