Sóng hấp dẫn. Phát hiện vĩ đại đầu thế kỷ 21

1- Bạn có nhớ câu chuyện bên lề về Newton với trái táo rụng? Tại sao trái táo chín lìa cành rơi xuống đất? Hóa ra là do Trái đất hút nó về mình, và suy rộng ra, mọi vật đều hút lẫn nhau: Mặt trời hút Trái đất và Trái đất cũng hút Mặt trời, Trái đất hút Mặt trăng và Mặt trăng cũng hút Trái đất, Anh hút Em và Em cũng hút Anh... Gọi chung là vạn vật hấp dẫn.

2- Sự việc trên quá cụ thể, thậm chí Newton đã tính ra lực hấp dẫn giữa hai vật: Lực hấp dẫn tỉ lệ thuận với khối lượng hai vật và tỉ lệ nghịch với khoảng cách tâm hai vật.

F = GMm/r²

Trong đó G là hằng số hấp dẫn, Mm là tích khối lượng hai vật và r là khoảng cách.

Lực hấp dẫn khá yếu, nên chỉ thấy được khi tích Mm khá lớn, nghĩa là với vật có khối lượng rất lớn như thiên thể, còn như đối tượng Anh và Em, tuy có sức hút tự nhiên nhưng không đáng kể. (Trường hợp đặc biệt thì Lực tình cảm đột biến thành Cuốn hút).

3- Tuy làm toán rành mạch như thế, nhưng sức hút (lực hấp dẫn) là cái gì thì ai cũng chào thua, chẳng ai rõ cơ chế tại sao hai vật lại hút nhau! Tôi nói câu nầy trong thời điểm nầy (2014) vẫn có giá trị, mặc cho nhiều lý thuyết vật lý hiện đại cố giải thích cơ chế, vì các lý thuyết về hấp dẫn chưa có một bằng chứng cụ thể nào!

4- Thời Newton xây dựng công thức trên (cơ học cổ điển) cách đây đã 300 năm. Ông quan niêm quanh các vật đều có Trường hấp dẫn, Trường hấp dẫn nầy (môi trường tương tác hấp dẫn) là cái gì đấy có tác dụng tức thời.

Cơ học hiện đại cũng công nhận Trường hấp dẫn. Nhưng đã là Trường thì phải có hạt để tương tác mới tạo ra Trường, cũng như Trường điện từ phải có hạt điện tử tương tác. Vậy Trường hấp dẫn phải có hạt hấp dẫn (hạt Graviton) để tương tác. Nhưng hạt Graviton cho đến nay (2014) vẫn chưa tìm được!

[Năm trước thế giới đã tìm ra hạt Higgs phụ trách tương tác khối lượng, chả biết hạt khối lượng nầy có liên quan đến tương tác hấp dẫn không, vì công thức hấp dẫn phụ thuộc chủ yếu đến khối lượng.]

5- Chưa tìm được thì kệ nó, ta vẫn xem nó hiện diện để hợp logic. Newton chưa biết cơ chế hấp dẫn vẫn xây dựng được công thức tính lực hấp dẫn cơ mà!

Các hạt tương tác trong Trường thông thường có hai đặc tính sóng và hạt. Và cơ học hiện ,đại quan niệm rằng sóng phải có vận tốc; Cứ cho sóng hấp dẫn nầy có vận tốc cao nhất, bằng vận tốc ánh sáng, thì khi sóng hấp dẫn tương tác trong không gian vũ trụ cũng cần có thời gian, thậm chí là thời gian rất lớn. Đây là quan niệm khác với Newton khi cho rằng tương tác hấp dẫn là tức thời.

6- Lý luận chặt chẽ như thế, nhưng cho đến nay chả ai biết sóng hấp dẫn là cái gì, chưa ai đo đếm nó, hoặc ít ra cảm nhận nó. Từ vài chục năm trước, các nhà khoa học trên thế giới bắt tay xây dựng ăng ten hấp dẫn: Đấy là những khối kim loại rất lớn hàng trăm tấn, trên thân mang đầy cảm biến. Nếu có sóng hấp dẫn tương tác, khối kim loại sẽ biến đổi. Tiếc rằng các cảm biến rất nhạy chả thu được tín hiệu gì...

Để khuếch đại ăng ten, người ta dùng 2 thanh kim loại lớn gắn chặt vào đất và cách nhau rất ra, xem như Trái đất cũng là khối kim loại nối liền 2 thanh kim loại ăng ten trên. Kết quả vẫn chả thấy gì!

7- Cần lưu ý, vd trong Trường ánh sáng, ta ghi nhận được ánh sáng vì các hạt photon tương tác tạo nên các phản ứng: trong mắt là phản ứng hoá học, trong đi ốt quang là phản ứng điện, hoặc như Trường điện từ sẽ ghi nhận các phản ứng tín hiệu điện. Mà ở đây, Trường hấp dẫn, với hạt giả thiết Graviton chưa biết, thì dù cho Trường hấp dẫn tồn tại sờ sờ trước mắt đấy, chả ai phủ nhận, nhưng biết ghi nhận gì đây khi hạt Graviton chả biết tương tác ra sao...

Vì thế, khi xây dựng ăng ten hấp dẫn, người ta không hy vọng ghi nhận trường hấp dẫn hiện hữu, mà chỉ chăm bẵm các sóng hấp dẫn sinh ra do một biến đổi thình lình về khối lượng siêu lớn, ví dụ các vụ nổ sao, hy vọng chúng sẽ phát ra sóng hấp dẫn có mức thay đổi có thể ghi nhận được...

8- Trong những ngày qua, báo chí đồng loạt đưa tin về Sóng hấp dẫn sau vụ nổ Big-Bang. Bạn thấy đấy, vốn việc dò tìm sóng hấp dẫn đi vào bế tắc thì đùng một cái, đã tìm ra dấu vết sóng hấp dẫn, hỏi sao thế giới không mừng? Ta điểm qua các báo...

Trích báo Tuổi Trẻ:

http://tuoitre.vn/The-gioi/599237/phat-hien-song-hap-dan-sau-vu-no-big-bang.html

Hôm 17-3 công bố gây chấn động giới khoa học thế giới: Phát hiện về sóng hấp dẫn của nhóm nghiên cứu thuộc Trung tâm thiên văn Harvard - Smithsonian (Mỹ).

Các nhà thiên văn học Mỹ tuyên bố đã phát hiện sóng hấp dẫn ngay sau vụ nổ Big Bang. Khám phá này được coi là chấn động khi vén dần bức màn về sự khai sinh của vũ trụ.

Hệ thống kính thiên văn BICEP 2 tại Nam cực - Ảnh: National Geographic

Ngay khi thông tin về sóng hấp dẫn B-mode được phòng thí nghiệm BICEP2 công bố hôm 17-3, giáo sư Đàm Thanh Sơn, nhà vật lý nổi tiếng của VN và là người đang dạy tại ĐH Chicago (Mỹ), đã hào hứng viết trên blog “đây có thể là phát hiện vật lý lớn nhất trong hàng chục năm nay!”. Ông gọi phát hiện là “điều mong ước bấy lâu nay đã thỏa nỗi chờ mong!”.

Trích Thư viện Vật lý:

http://360.thuvienvatly.com/tin-tuc/75-2014/3438-song-hap-dan-stephen-hawking-da-thang

http://360.thuvienvatly.com/bai-viet/thien-van-vu-tru/3442-song-hap-dan-nhung-dieu-nen-biet

Báp VietQ

http://vietq.vn/tim-ra-dau-vet-dau-tien-ve-vu-no-big-bang-d30257.html

9-Tóm tắt

a- Bạn chú ý: Trong khi đa số các báo giật tít là tìm ra sóng hấp dẫn, ở mục 8 tôi viết chữ nghiêng và màu đỏ là dấu vết sóng hấp dẫn.

b- Ở mục 7, tôi có viết, người ta hy vọng tìm thấy sóng hấp dẫn sau một biến đổi thình lình về khối lượng siêu lớn. Mà thay đổi khối lượng lớn nhất là vụ nổ hình thành vũ trụ cách đây 14 tỷ năm. Đương nhiên sóng hấp dẫn lúc đó giờ đã biến mất.

c- Tàn dư vụ nổ hiện vẫn còn ghi nhận, các sóng vô tuyến với bước sóng vài ly đến vài phân hiện diện đều mọi hướng trong vũ trụ. Còn gọi là Bức xạ nền vũ trụ hay Bức xạ tàn dư vũ trụ. Bức xạ nầy được thu qua máy vô tuyến từ năm 1964 (Mỹ. Hai người phát hiện đều được giải Nobel). Năm 1989 vệ tinh COBE (Mỹ) chụp ảnh toàn bộ bức xạ phông nền vũ trụ nầy.

d- Bức xạ tàn dư vũ trụ nói trên, tuy bước sóng khác, nhưng chúng cũng có tính chất như ánh sáng (Bức xạ điện từ), đó là sự phân cực ánh sáng khi qua các môi trường khác nhau.

Mà bức xạ tàn dư vũ trụ, nếu tương tác với sóng hấp dẫn thời đó, người ta tính ra bức xạ nầy phải phân cực theo kiểu B-mode. Kiểu B - mode nầy là gì thì tôi chưa đọc lại, chúng ta cứ biết thế thôi.

e- Nhóm khoa học gia Mỹ (trong đó có người gốc Việt) ở Nam cực đã khảo sát bức xạ tàn dư vũ trụ, và nhận ra có phân cực B-mode!

Kết luận: Đấy là dấu vết sóng hấp dẫn, là một phát hiện to lớn, mà có người đánh giá ý nghĩa còn lớn hơn việc tìm hạt Higgs!

Khoa học mãi mãi tiến bộ!

----------

Xem trực tiếp toàn bộ blog Chuyện Linh Tinh