Lịch sử vũ trụ học (Phần 23)

Nền vật lí và vũ trụ học mới

Trong vài thập kỉ vừa qua của thế kỉ 20, nền vật lí hạt không ngừng mang lại những tiến bộ trong vũ trụ học. Trong khi đó, các nhà vật lí hạt đã đẩy xa giới hạn của các máy gia tốc hạt hiện có và sự tài trợ của cộng đồng cho những thiết bị lớn hơn từ trước đến nay. Họ không ngừng chuyển sang vũ trụ học tìm kiếm thông tin liên quan tới hành vi của vật chất ở những điều kiện thái cực chiếm ưu thế ở vũ trụ sơ khai.

Kể từ thập niên 1970, các nhà lí thuyết bắt đầu nghiên cứu “lí thuyết dây” mà họ hi vọng có thể giải thích được mọi định luật vật lí và mọi quy luật của tự nhiên trong một phương trình đơn giản. Theo lí thuyết này, thành phần cơ bản của vũ trụ là các dây nhỏ xíu đang uốn éo chứ không phải các hạt. Tuy nhiên, các nhà vũ trụ học đã chẳng tìm thấy bằng chứng thực nghiệm nào cho lí thuyết dây, đồng thời họ cũng không nghĩ ra được tiên đoán có tính quan sát nào để bác bỏ nó. Nếu một số dây hạ vi mô ban đầu kéo căng ra lớn như các thiên hà trong sự bộc phát lạm phát ngắn của vũ trụ sơ khai, thì hiện nay chúng có thể đang bị níu kéo dưới hàng loạt sức căng, và những gợn sóng thu được trong không-thời gian có thể phát hiện ra bằng Giao thoa kế laser quan sát sóng hấp dẫn mới.

“Những ý tưởng triệt để của Zwicky và tính cách ưa gây gỗ của ông đã mang ông đến chỗ thường xuyên mâu thuẫn với các đồng sự của mình tại Caltech. Họ xem ông là điên rồ và ông xem họ là ngu ngốc”.

Freeman Dyson

Những loại hạt mới có lẽ cần thiết để trả lời một câu hỏi xưa cũ về “vật chất còn thiếu”. Trở lại thập niên 1930, nhà thiên văn học Fritz Zwicky đã đo được tốc độ của các thiên hà trong những cụm thiên hà và loan báo rằng các cụm phải bay ra  xa nhau. Lực hút hấp dẫn của vật chất khả kiến không đủ để giữ các thiên hà đang chuyển động nhanh lại với nhau. Các nhà thiên văn khác cho rằng một số lời giải thích đơn giản cuối cùng có thể có được, có lẽ là do sai sót trong các quan sát. Nhưng vào thập niên 1970, khi Vera Rubin cùng với W.K. Ford đo được chuyển động quay của từng thiên hà, trước sự ngạc nhiên của họ, họ đã phát hiện cùng vấn đề trên. Các sao vùng bên ngoài đang quay nhanh đến mức chúng phải văng ra nếu như không có gì giữ chúng lại ngoài lực hút hấp dẫn của các sao khả kiến.

alt

Vào thập niên 1930, nhà thiên văn học không theo nguyên tắc Fritz Zwicky khăng khăng rằng các thiên hà đang ẩn giấu một lượng vật chất khổng lồ không nhìn thấy. Nửa thế kỉ đã trôi qua trước khi Vera Rubin chỉ ra rằng ông đã đúng.

alt

Vera Rubin

Nghiên cứu bằng những phương pháp khác xác nhận rằng chúng ta chỉ nhìn thấy khoảng 10% khối lượng trong vũ trụ. Các quan sát và tính toán từ thuyết Big Bang chỉ gợi ý ở 90% còn lại. Một số trong vũ trụ không nhìn thấy có thể gồm các sao phát ra ánh sáng rất nhẹ, ví dụ như “sao lùn nâu” hay các lỗ đen nguyên thủy. “Các hạt khối lượng lớn tương tác rất yếu” (WIMP), do các nhà vật lí lí thuyết tiên đoán, có thể cấu thành một số trong lượng vật chất còn thiếu, nhưng WIMP không được phát hiện ra trong phòng thí nghiệm. Những lí thuyết khác thì hướng tới những khiếm khuyết thuộc hình học topo ở không-thời gian, các nếp gấp vũ trụ còn lại từ vũ trụ sơ khai ban đầu.

Đầu thế kỉ 21, những quan sát sao siêu mới ở xa và các tuyến bằng chứng khác đã dựng nên một bức tranh còn gây hoang mang hơn nữa. Ngoài “vật chất tối” ra, hình như còn có cả “năng lượng tối”. Năng lượng này có thể làm cho sự dãn nở của vũ trụ thật sự gia tốc, có lẽ làm xé toạc các thiên hà và cả vật chất ra xa trong tương lai xa. “Năng lượng tối” đó có thể liên quan tới sự mở rộng tự nhiên của các phương trình thuyết tương đối rộng của Einstein. Nó cũng có thể liên quan tới những dao động lượng tử của không-thời gian và những đặc trưng kì lạ khác của nền vật lí cơ bản. Điều duy nhất chắc chắn là còn có nhiều thứ phải tìm hiểu thêm nữa – đảm bảo cũng sẽ đáng ngạc nhiên như những gì chúng ta đã biết – khi các nhà vũ trụ học tiếp tục cuộc hành trình của họ.

alt

Các thiên hà trông giống như những hạt cát. Là một phần nhỏ bé của bầu trời, bức ảnh này được chụp bởi cuộc khảo sát trường sâu của Kính thiên văn vũ trụ Hubble. Hầu như mỗi vết trong bức ảnh này là một thiên hà ở xa.

Hết Phần I

Còn tiếp Phần II

Nguồn: AIP

Phần 1 | Phần 2 | Phần 3 | Phần 4 | Phần 5 | Phần 6 | Phần 7 | Phần 8 | Phần 9 | Phần 10 | Phần 11 | Phần 12 | Phần 13 | Phần 14 | Phần 15 | Phần 16 | Phần 17 | Phần 18 | Phần 19 | Phần 20 | Phần 21 | Phần 22

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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sai lệch 9 phần trăm
10/07/2019
Một sai lệch giữa các phép đo về hằng số Hubble khiến các nhà khoa học phát vấn liệu có điều gì đó không đúng trong hiểu
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 44)
10/07/2019
Chương 12 HÊ, NHÌN ĐI… NÓ BAY KÌA! Khí động lực học và những máy bay đầu tiên Không bao lâu sau khi những máy bay đầu tiên
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 43)
10/07/2019
SỰ THĂNG BẰNG CỦA VIÊN ĐẠN Như ta đã thấy ở phần trước, yếu tố chính làm thăng bằng một viên đạn là chuyển động
Rốt cuộc hydrogen kim loại đã được tạo ra hay chưa?
09/07/2019
Rất nhiều nhà vật lí trong các năm qua khẳng định rằng họ có thể biến hydrogen thành kim loại bằng cách nén nó cực mạnh,
Trái Đất tử ngoại nhìn từ một đài quan sát trên Mặt Trăng
09/07/2019
Hành tinh nào thế này? Trái Đất đấy. Bức ảnh màu giả này cho thấy Trái Đất trông như thế nào trong miền ánh sáng tử
Một trường hợp phản trực giác trong đó hai điện tích cùng dấu hút nhau
09/07/2019
Khi nói đến điện tích, luôn có một chân lí bất di bất dịch: điện tích trái dấu hút nhau, cùng dấu đẩy nhau. Nhưng trong
Xác định lại các giới hạn của độ chuẩn xác đo lường
09/07/2019
Trong hàng thế kỉ, con người đã và đang mở rộng kiến thức của mình về thế giới thông qua việc đo lường ngày càng chính
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 44)
09/07/2019
Boron Là á kim duy nhất trong một nhóm nếu không đã gồm toàn kim loại, boron là nguyên tố đứng đầu nhưng không tiêu biểu lắm

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