Kỷ nguyên của sóng hấp dẫn sẽ đẩy lùi kỷ nguyên của ánh sáng, điện từ trường vào dĩ vãng

Kỷ nguyên của sóng hấp dẫn sẽ đẩy lùi kỷ nguyên 

của ánh sáng, điện từ trường vào dĩ vãng

Cách đây đúng 100 năm, Einstein đưa ra lý thuyết tương đối  tổng quát 10 năm sau khi đưa ra lý thuyết tương đối hẹp. Theo lý thuyết tương đối tổng quát, khi một vật có khối lượng lớn  chuyển vận với một gia tốc, (từ một nửa tới 2/3 tốc độ của ánh sáng), Không-Thời gian quanh khối lượng này bị biến dạng, tạo ra những xáo động lan truyền với tốc độ của ánh sáng. Những xáo động này gọi là sóng hấp dẫn,  giống như "những làn sóng trên mặt nước" khi ta vứt một viên sỏi.

 Vấn đề là khi lan truyền đến trái đất, biên độ của sóng hấp dẫn quá nhỏ bé  nên muốn phát hiện ra cần phải có một máy thăm dò tối tân.  Một tổ hợp gồm 2 máy dò được xây dựng, một ở Hanford, Washington, một ở Livingston, Louisiana, cách nhau 3000 km. Tổ hợp này có tên là Laser Interferometer Gravitional-Wave Observatory (Đài Quan sát sóng Hấp dẫn bằng  Giao thoa kế Laser), viết tắt là LIGO. Mỗi máy dò gồm 2 cánh tay ghép vuông góc. Mỗi cánh tay dài 4 km gắn gương ở mỗi đầu để phản chiếu tia laser. Tùy theo sự có sóng hấp dẫn truyền qua hay không, ánh sáng đi từ đầu này tới đầu kia sẽ đi trong khoảng thời gian bằng nhau hay khác nhau vì độ dài của cánh tay có sóng hấp dẫn bị biến dạng, dài hơn cánh tay kia. Sự sai khác rất cực nhỏ, chỉ có đồng hồ nguyên tử mới có thể phát hiện được. Độ nhạy cảm của máy dò này đạt được tói 1/ 10 O00 đường kính của một hạt proton.

 Ngày 14-9-2015, lúc 16 giờ 50 phút 45 giây (giờ Hà Nội),  LIGO phát hiện ra được một sự sai khác cực nhỏ bằng 7/1000 giây. Sự sai khác đó chứng minh sự hiện hữu của sóng hấp dẫn và sóng hấp dẫn đã đến trái đất.  Những tính toán cho thấy sóng hấp dẫn được tạo  ra  từ sự đụng nhau giữa 2 hố đen với một tốc độ mỗi hố đen bằng một nửa tốc độ của ánh sáng.  Khi đụng nhau cách đây 1,3 tỷ năm, hai hố đen sáp nhập với nhau, một hố có khối lượng bằng 29 mặt trời, một hố có khối lượng bằng 36 mặt trời. Hố đen được cấu thành bởi hai hố đen này có khối lượng  bằng 62 mặt trời. Sự khác biệt giữa 2 hố đen cũ (29+36 = 65) và hố đen mới (62) là 3 mặt trời. Ba mặt trời này  bị biến thành năng lực dưới hình thức sóng hấp dẫn theo phương trình nổi tiếng của Einstein: "E=mc2". Nhưng vì khoảng cách giữa điểm 2 khối đen đụng nhau và trái đất là 1,3 tỷ năm ánh sáng (1 giây là 300 ngàn km), sóng hấp dẫn khi tới trái đất trở thành cực nhỏ (7/1000 giây như đã nói trên).

 Tuy được phát hiện từ ngày 14-9- 2015, nhưng phải cần một thời gian kiểm tra nên đến ngày 11-2-2016 các nhà khoa học của LIGO và của những trung tâm khác ở Âu châu trong chương trình tương tự Virgo ( cả thẩy hơn 1 ngàn người ) mới đồng ký và chính thức công bố. Ngay ngày hôm sau,  công trình của các nhà khoa học này được đăng trên tạp chí Physical Review.Kỷ nguyên của sóng hấp dẫn  -Những hố đen. Sóng hấp dẫn làm tăng sự hiểu biết về những hố đen : Không những  chỉ các hố đen được tạo ra từ các vì sao chết, mà cả những hố đen có một khối lượng khổng lồ nằm ở trung tâm những thiên hà.

- Những tai biến đã xẩy ra  trong vũ trụ. Sự đụng chạm giữa các vì sao, nhất là các vì sao được cấu tạo bởi cát hạt neutrons (étoiles à neutrons). Sự bùng nổ của các siêu tân tinh (supernovas).

- Thời khởi đầu của vũ trụ. Ánh sáng chỉ bắt đầu truyền trong vũ trụ 380 ngàn năm sau Big Bang. Trước đó, vũ trụ hoàn toàn mờ đục. Sóng hấp dẫn giúp ta nhìn rõ hơn và cũng giúp ta khẳng định (hay phủ định) một vài lý thuyết.

- Sự cấu thành của các thiên hà và các cụm thiên hà trong khoảng trống bao la của vũ trụ. Hấp dẫn là động cơ của đa số các tiến trình tạo ra các thiên hà này.

- Xác minh một vài lý thuết. Lý thuyết về Big Bang. Lý thuyết dây (theorie des cordes). Lý thuyết này có tham vọng hợp nhất lý thuyết tương đối với Cơ học lượng tử. Hiện giờ lý thuyết này mới chỉ là một mớ những phương trình toán học. Người ta có thể hình dung được trong tương lai  các nhà Vật lý thiên văn học có thể chứng minh được sự hiện hữu của những tiến trình trong lý thuyết này khi quan sát được  những "rạn nứt trong Không - Thời gian", từ đó có thể sinh ra sóng hấp dẫn.

Nói tóm lại, nhờ sự khám phá ra sóng hấp dẫn, các nhà Vật lý thiên văn học có thể khẳng định Hấp dẫn là động cơ của đa số các tiến trình tác động sự tiến hóa của vũ trụ. Sóng hấp dẫn mở cho các nhà vũ trụ học một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của sóng hấp dẫn với những viễn tượng vô cùng xán lạn. Kỷ nguyên của sóng hấp dẫn, đẩy lùi kỷ nguyên của ánh sáng - Điện từ trường - vào dĩ vãng.

Nguyên Phong

Theo http://www.vanhoanghean.com.vn/