Các nhà khoa học sắp giải được bí ẩn về sóng hấp dẫn

2024 Tác giả: Malcolm Clapton | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 04:15

Trong vật lý hiện đại, lực hấp dẫn là một trong những bí ẩn chính. Chúng ta hầu như chưa học được cách đo lường các biểu hiện của nó dưới dạng lực hấp dẫn. Nhưng lực hấp dẫn là gì, nó đến từ đâu, nó được truyền đi như thế nào - khoa học hiện đại vẫn chưa thể trả lời một cách rõ ràng.

Thực tế là lực hấp dẫn là một trong bốn tương tác cơ bản - dạng truyền năng lượng - và đồng thời là tương tác yếu nhất. Nhưng vấn đề chính nằm ở chỗ khác.

Ba tương tác được nghiên cứu tốt nhất được biết là được vận chuyển bởi các hạt. Và nếu đối với các loại tương tác khác, các hạt này đã được biết đến và sự tồn tại của chúng được xác nhận bằng thực nghiệm (trực tiếp hoặc gián tiếp, mặc dù với các giả thiết lớn), thì đối với lực hấp dẫn, mọi thứ phức tạp hơn nhiều.

Hiện tại, vẫn chưa thể xác nhận sự thật về sự hiện diện của không chỉ cái gọi là graviton (một hạt lý thuyết chịu trách nhiệm trong một số khái niệm vật lý về sự truyền lực hấp dẫn và tạo ra trường hấp dẫn), mà còn những dấu vết của lực hấp dẫn cho phép xác định bản chất của quá trình truyền tải của nó (hoặc, giả sử, sự vận chuyển trong không-thời gian).

Theo cùng một lý thuyết, giả sử có sự hiện diện của các hạt hấp dẫn, hóa ra lực hấp dẫn phải được truyền dưới dạng lượng tử hóa có hướng (nghĩa là bao gồm các hạt hoặc "giống như các hạt" - các gói năng lượng có một giá trị nhất định) sóng - hấp dẫn sự bức xạ. Nó sẽ tự biểu hiện dưới dạng các sóng khổng lồ phát ra từ bất kỳ vật thể và sự kiện không gian lớn nào - lỗ đen và cụm thiên hà, khi sinh ra siêu tân tinh. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được tìm thấy.

Và vào ngày 11 tháng 1 năm 2016, nhà vũ trụ học Lawrence Krauss của Đại học Arizona đã viết trên Twitter của mình: “Những nghi ngờ của tôi về việc phát hiện ra LIGO đã được các nguồn độc lập xác nhận. Giữ liên lạc! Sóng hấp dẫn có thể được phát hiện!"

Đài quan sát sóng hấp dẫn LIGO là một trong những địa điểm quan trọng nhất để nghiên cứu lực hấp dẫn và tìm kiếm sóng hấp dẫn. Các trạm LIGO sử dụng giao thoa kế laser tiên tiến để phát hiện sóng hấp dẫn. Mặc dù Krauss đã ám chỉ vào tháng 9 năm 2015 rằng các dấu hiệu của sóng hấp dẫn khó nắm bắt đã được phát hiện trên máy dò LIGO, nhưng không có xác nhận chính thức nào về điều này. Không lâu trước khi khu phức hợp này được hiện đại hóa, và thí nghiệm LIGO nâng cao đã được đưa ra ở đó, có thể dẫn đến việc phát hiện ra sóng hấp dẫn.

Trong khi đó, không có tuyên bố chính thức nào từ các đài quan sát (dự kiến ít nhất là vào tháng 2), vì vậy các chuyên gia cho rằng còn quá sớm để vui mừng và lan truyền tin đồn về một khám phá quan trọng bất thường. Hơn nữa, các kết luận trước đó thu được trong khuôn khổ của thí nghiệm BICEP2 hóa ra là sai lầm: tín hiệu thực sự không phải do sóng hấp dẫn mà là do bụi tạo ra.

Tại sao nó lại cần thiết và tại sao nó lại quan trọng như vậy? Bất kỳ lý thuyết nào cũng là bước khởi đầu của thực hành. Nếu không có vật lý lượng tử thì sẽ không có GPS, thông tin liên lạc vệ tinh, bóng bán dẫn hiện đại và máy tính lượng tử (và cả đường liên lạc quang học nữa). Một lý thuyết hoàn chỉnh, hoạt động được mô tả lực hấp dẫn có thể cho phép nghiên cứu chi tiết hơn về Vũ trụ, các quy luật của nó, chuyển động của các vật thể, lỗ đen, năng lượng tối và vật chất tối. Và hoàn toàn có thể tạo ra các kiểu chuyển động mới về cơ bản trong không gian (hoặc thậm chí trong thời gian). Cho đến lúc đó, vẫn chưa có bước nhảy lượng tử, lỗ sâu hay tốc độ siêu tối thiểu nào khả dụng cho chúng ta.