Đột phá khoa học 2016: Những gợn sóng trong không thời gian

Việc phát hiện ra những gợn sóng trong không - thời gian - sóng hấp dẫn - đã làm thế giới chao đảo trong năm nay. Phát hiện hày đã hoàn thành một dự đoán được Albert Einstein thực hiện cách đây 100 năm và nhiệm vụ kéo dài 40 năm tìm ra những gợn sóng li ti. Nhưng thay vì kết thúc câu chuyện, các nhà khoa học nhìn thấy phát hiện này lại là sự ra đời của một lĩnh vực mới: thiên văn học sóng hấp dẫn.

Các tín hiệu in trên giấy than từ máy dò LIGO.

Năm 1915, Einstein đã giải thích rằng lực hấp dẫn phát sinh do các vật thể lớn uốn cong không gian và thời gian, hay không - thời gian, làm cho các đối tượng rơi tự do theo đường cong như vòng cung của quả bóng ném hay quỹ đạo elip của một hành tinh quanh mặt trời của nó. Vào ngày 11/2, các nhà vật lý tại Trạm quan sát sóng hấp dẫn bằng tia laser giao thoa (LIGO) thông báo rằng họ đã nhìn thấy những gì Einstein tiên đoán: sự bùng nổ của các sóng được tạo ra khi hai lỗ đen xoắn vào nhau ở xa 1,3 tỷ năm ánh sáng.

Đây làm một thắng lợi vô cùng khó khăn. Bản thân Einstein đã lưỡng lự trong nhiều thập kỷ về việc liệu có tồn tại sóng hấp dẫn. Ngay cả nếu chúng có thật, thì nguồn duy nhất mà Einstein có thể tưởng tượng, hai ngôi sao quay xung quanh, chỉ tạo ra sóng quá yếu để có thể phát hiện. Tuy nhiên, đến cuối những năm 1960, các nhà vật lý thiên văn đã biết đến khối lượng có các mật độ dày đặc hơn nhiều. Họ đã phát hiện các sao neutron và mơ tưởng về các lỗ đen, là các trường hấp dẫn siêu mạnh tồn tại khi ngôi sao khổng lồ sụp đổ hoàn toàn. Việc xoắn lại với nhau, về lý thuyết, sẽ tạo ra các sóng có thể quan sát được. Năm 1972, Rainer Weiss, một nhà vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge, đặt ra một kế hoạch phát hiện các sóng này với các dụng cụ quang học hình chữ L được gọi là máy giao thoa, mầm mống của LIGO.

Mỗi máy giao thoa LIGO có hai cánh tay dài 4 km với gương ở hai đầu, đặt trong một buồng chân không khổng lồ. Bằng cách chuyển ánh sáng laser giữa những tấm gương, các nhà vật lý có thể so sánh độ dài của cánh tay trong phạm vi bằng 1/10.000 chiều dày của proton. Một sóng hấp dẫn đi qua nói chung sẽ kéo dãn cánh tay theo kích thước khác nhau, và đó là những gì nhóm nghiên cứu LIGO tìm kiếm. Sự phù hợp chặt chẽ giữa tín hiệu đầu tiên đó và mô hình máy tính đã xác nhận lý thuyết hấp dẫn của Einstein, được gọi là thuyết tương đối tổng quát.

Giờ đây, các nhà vật lý đang nóng lòng chờ đợi những gì tiếp theo có thể xảy ra, bởi vì sóng hấp dẫn hứa hẹn một cách nhìn nhận vũ trụ hoàn toàn mới. Đầu tiên, các nhà vật lý hy vọng sẽ phát hiện thêm nhiều sự kiện hơn. LIGO đã phát hiện tín hiệu yếu ớt của sự sáp nhập lỗ đen thứ hai và thứ ba. Các máy giao thoa đã thu thập dữ liệu tháng trước, và nếu chúng có thể đạt được độ nhạy cảm thiết kế của họ, thì cuối cùng họ có thể thấy được sự hợp nhất lỗ đen trung bình mỗi ngày một lần.

Chín đột phá tiếp theo của Tạp chí Khoa học lần lượt bao gồm: Phát hiện những hành tinh xa trong vũ trụ, trí tuệ nhân tạo, duy trì dự trẻ trung bàng tiêu diệt tế bào già, loài vượn cũng có khả năng đọc được ý nghĩ người khác, thiết kế protein, tạo ra trứng chuột trong phòng thí nghiệm, loài người trên hành tinh bắt nguồn từ châu Phi thông qua một đợt di cư duy nhất, công cụ cầm tay sắp xếp bộ gen, công nghệ siêu thấu kính.

Theo Vista.gov.vn