Thuyết tương đối rộng: Sóng hấp dẫn

>> Phần 1 - Thuyết tương đối rộng: quá khứ, hiện tại và tương lai
>>
Phần 2 - Thuyết tương đối rộng: nhà siêu khoa học
>> Phần 3 - Thuyết tương đối rộng: Sự hấp dẫn trước Einstein
>> Phần 4 - Thuyết tương đối rộng: Các lỗ đen
>> Phần 5 - Thuyết tương đối rộng: Vũ trụ giãn nở

Theo thuyết tương đối rộng, ngay cả không-thời gian trống rỗng, không có ngôi sao và thiên hà nào, cũng có một cuộc sống của riêng nó. Các gợn sóng gọi là sóng hấp đẫn có thể truyền qua không gian theo kiểu giống hệt như các gợn sóng lan đi trên mặt hồ nước.

Một trong những phép kiểm tra còn lại của thuyết tương đối rộng là đo các sóng hấp dẫn một cách trực tiếp. Để kết thúc câu chuyện này, các nhà vật lí thực nghiệm đã xây dựng Đài thiên văn Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) ở Hanford, Washington, và Livingston, Louisiana. Mỗi thí nghiệm gồm các chùm laser phản xạ giữa các gương đặt cách nhau 4 km. Nếu một sóng hấp dẫn đi qua, nó sẽ làm không-thời gian biến dạng một chút, dẫn tới một sự dịch chuyển ở các chùm laser. Bằng cách theo dõi các biến thiên thời gian ở các chùm laser, người ta có thể tìm kiếm các tác dụng của sóng hấp dẫn.

Cho đến nay, không có ai từng phát hiện ra sóng hấp dẫn một cách trực tiếp, nhưng chúng ta thật sự có bằng chứng gián tiếp rằng chúng tồn tại. Khi các pulsar quay xung quanh những ngôi sao rất đặc, chúng ta hi vọng chúng phát ra một luồng đều đặn những con sóng hấp dẫn, mất dần năng lượng trong quá trình đó nên quỹ đạo của chúng từ từ nhỏ đi. Phép đo sự phá vỡ quỹ đạo của các pulsar kép đã xác nhận rằng chúng thật sự mất năng lượng và lời giải thích tốt nhất là những pulsar này đang mất năng lượng ở dưới dạng sóng hấp dẫn.

 

alt

Sóng hấp dẫn lan truyền trong không gian (Ảnh: Henze/NASA)

Pulsar không phải là nguồn được trông đợi duy nhất của sóng hấp dẫn. Big Bang phải tạo ra sóng hấp dẫn vẫn lan truyền trong vũ trụ dưới dạng những gợn nhẹ nhàng trong không-thời gian. Những con sóng hấp dẫn nguyên thủy này quá yếu để có thể phát hiện ra trực tiếp, nhưng người ta có thể nhìn thấy dấu vết của chúng trên bức xạ tàn dư từ thời Big Bang – phông nền vi sóng vũ trụ. Các thí nghiệm hiện nay đang được triển khai để tìm kiếm những dấu vết này.

Sóng hấp dẫn cũng sẽ được phát ra khi hai lỗ đen va chạm nhau. Khi chúng xoáy trôn ốc về phía nhau, chúng sẽ phát ra một luồng sóng hấp dẫn với một dấu vết đặc biệt. Biết được va chạm đó đủ gần và đủ dữ dội, người ta có thể quan sát chúng với các thiết bị trên Trái đất.

Một dự án nhiều tham vọng hơn là Anten Vũ trụ Giao thoa kế Laser (LISA), gồm bộ ba vệ tinh sẽ theo dõi Trái đất trong quỹ đạo của nó quay xung quanh Mặt trời. Chúng sẽ phát ra các chùm laser được điều chỉnh hết sức chính xác về phía nhau, giống hệt như LIGO. Mọi con sóng hấp dẫn đi sẽ làm biến dạng không-thời gian đi một chút và dẫn tới một sự dịch chuyển có thể phát hiện ra ở các chùm laser. NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu hi vọng phóng LISA lên quỹ đạo trong thập niên kế tiếp.

Du hành thời gian

Lí thuyết của Einstein cho phép một khả năng làm say đắm lòng người là du hành thời gian. Người ta đã đề xuất phương pháp thu được kì công này, gồm việc xây dựng các đường hầm gọi là lỗ sâu đục nối liền những phần khác nhau của không gian ở những thời điểm khác nhau. Có thể xây dựng các lỗ sâu đục – trên lí thuyết. Nhưng thật không may, chúng đòi hỏi vật chất có năng lượng âm, và những tình huống vật lí không tự nhiên khác, không chỉ mở chúng ra mà còn cho phép chúng đi qua được. Một khả năng khác là tạo ra một vùng không gian rộng lớn quay tròn, hoặc sử dụng các đối tượng giả thuyết gọi là các dây vũ trụ.

Khả năng du hành thời gian có thể dẫn tới các nghịch lí vật lí, thí dụ như nghịch lí ông-cháu trong đó nhà du hành thời gian đi ngược dòng thời gian và giết chết ông của cô trước khi ông ta gặp bà của cô. Hệ quả là một trong hai người, cha mẹ của cô, không ra đời được và bản thân nhà du hành vũ trụ trên sẽ không tồn tại. Tuy nhiên, người ta cho rằng các nghịch lí vật lí như thế này, trên thực tế, không thể nào tạo ra được.

Còn tiếp...

  • Xuân Nguyễn dịch (Theo New Scientist)

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Ai đã phát minh ra ABC?
16/02/2020
Lâu nay người ta vẫn cho rằng các thư lại Ai Cập đã sáng chế ra bảng chữ cái đầu tiên. Tuy nhiên, đó chưa phải là toàn bộ
Toán học cấp tốc (Phần 10)
15/02/2020
e e là một số siêu việt và là một trong những hằng số cơ bản của toán học. Được gọi là hằng số Euler, nó có giá trị
Toán học cấp tốc (Phần 9)
15/02/2020
Số đại số và số siêu việt Một số đại số là nghiệm của một phương trình chứa lũy thừa của biến x, một đa thức
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 62)
15/02/2020
Chương 18 BOM KHINH KHÍ, TÊN LỬA LIÊN LỤC ĐỊA, LASER VÀ TƯƠNG LAI Sau sự phát triển bom nguyên tử, bản chất của chiến tranh
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 61)
15/02/2020
TIẾP TỤC DỰ ÁN MANHATTAN Nghiên cứu Dự án Manhattan đã khởi động. Vấn đề chính là tách U-235 ra khỏi uranium thiên nhiên.
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 42)
15/02/2020
NÓ THỰC SỰ LÀ MỘT BỘ NÃO? Mặc dù các nhà khoa học này tuyên bố rằng mô phỏng máy tính của họ về não sẽ bắt đầu
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 41)
15/02/2020
XÂY DỰNG MỘT BỘ NÃO Giống như nhiều đứa trẻ khác, tôi đã từng thích tháo rời đồng hồ, tháo rời chúng, vặn hết ốc
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 88)
14/02/2020
Neptunium Vào năm 1940, các nhà vật lí Mĩ Edwin McMillan (1907–91) và Philip Abelson (1913–2004) đã tạo ra nguyên tố đầu tiên nặng

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com