Phát hiện sóng hấp dẫn sau vụ nổ Big Bang

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!”.

Giải đáp những câu hỏi cơ bản nhất

Được thiên tài vật lý Albert Einstein tiên đoán gần 100 năm trước đây, sóng hấp dẫn (trọng lực) là các gợn sóng trong không - thời gian, lan tỏa khắp vũ trụ với tốc độ ánh sáng. Các nhà thiên văn học thế giới đã truy lùng sóng hấp dẫn ròng rã trong nhiều thập niên qua. Bởi sóng hấp dẫn là điểm cuối cùng của thuyết tương đối rộng chưa được kiểm chứng.

Đó cũng là bằng chứng cần thiết để chứng minh giả thuyết về sự phình to của vũ trụ, ý tưởng được đưa ra vào thập niên 1980. Giả thuyết này cho rằng ngay sau Big Bang, vũ trụ sơ sinh giãn nở gấp 100 nghìn tỉ nghìn tỉ lần chỉ trong một phần cực nhỏ của một giây. Nhà vật lý Mỹ Alan Guth gọi đó là “thời kỳ phình to”. Giai đoạn phình to khiến vũ trụ đồng nhất theo mọi hướng và tạo ra các sóng hấp dẫn.

Chuyên gia Avi Loeb thuộc ĐH Harvard cho rằng việc khám phá ra sóng hấp dẫn đã giúp trả lời những câu hỏi cơ bản nhất của loài người. Đó là tại sao chúng ta tồn tại và vũ trụ bắt đầu như thế nào. “Các kết quả này cho thấy giai đoạn phình to thật sự diễn ra và diễn ra vô cùng mạnh mẽ” - ông Loeb nhấn mạnh. Nhà khoa học John Womersley thuộc Hội đồng Khoa học và công nghệ Anh nói sự phình to (giãn nở), năng lượng tối và vật chất tối là ba trụ cột của vũ trụ học hiện đại. “Không có thời kỳ phình to, con người sẽ không tồn tại” - ông Womersley khẳng định.

Quan trọng hơn “hạt của Chúa”

Theo trang Live Science, nhóm nghiên cứu do các chuyên gia Trung tâm vật lý thiên văn Harvard - Smithsonian (Mỹ) dẫn đầu đã phát hiện sóng trọng lực khi quan sát bức xạ nền vũ trụ bằng kính thiên văn BICEP2 ở Nam cực trong nhiều năm qua. “Phát hiện ra sóng hấp dẫn là một trong những mục tiêu quan trọng nhất của vũ trụ học hiện đại. Rất nhiều chuyên gia đã nỗ lực cho khám phá này” - nhà khoa học John Kovac thuộc dự án BICEP2 khẳng định.

Kính thiên văn BICEP2 nhắm vào một khu vực có tên “lỗ hổng phía nam” bên ngoài dải ngân hà, nơi có ít bụi vũ trụ. “Thật phi thường khi đi tìm một thứ cực kỳ khó kiếm và tìm thấy nó” - AFP dẫn lời giáo sư Clem Pryke thuộc ĐH Minnesota nhận định. Ông cho biết nhóm nghiên cứu đã phát hiện các tín hiệu của sóng hấp dẫn từ lâu nhưng cẩn trọng phân tích các dữ liệu trong ba năm qua để đảm bảo sự chính xác.

Nhà vật lý thiên văn Chris Lintott đánh giá sóng hấp dẫn là phát hiện vũ trụ học quan trọng nhất trong gần hai thập niên qua và là chiến thắng lớn của ngành vật lý. Nhà vật lý Alan Guth, người đưa ra thuật ngữ “thời kỳ phình to”, cho rằng phát hiện mới này xứng đáng đoạt giải Nobel. Chuyên gia Marc Kamionkowski của ĐH Johns Hopkins nhận định khám phá này còn quan trọng hơn việc tìm ra “hạt của Chúa” Higgs.

Thống nhất bốn lực

Một số chuyên gia đánh giá sự phát hiện sóng hấp dẫn có thể giúp vật lý hiện đại hiện thực hóa giấc mơ dang dở của Einstein. Đó là thống nhất bốn lực cơ bản của vũ trụ. Đến nay, các nhà khoa học mới chỉ thống nhất được lực điện từ, lực mạnh và lực yếu bằng cơ học lượng tử. Lực hấp dẫn vẫn không chịu “gia nhập” câu lạc bộ này. Nó dường như chỉ là sản phẩm của không - thời gian chứ không phải là hậu quả của các tương tác lượng tử.

Tuy nhiên trong “thời kỳ phình to”, khi vũ trụ hình thành từ một trạng thái còn nhỏ hơn một hạt cơ bản dưới nguyên tử, sóng trọng lực được sản sinh ra từ các tiến trình lượng tử. “Khi phình to xảy ra, tất cả đều hoạt động theo cơ chế lượng tử, kể cả không gian và thời gian - Live Science dẫn lời chuyên gia Brian Keating thuộc dự án BICEP2 cho biết - Sự rung lắc dữ dội của không gian và thời gian khi đó đã tạo ra các sóng hấp dẫn”.

Điều đó có nghĩa khi phân tích sóng hấp dẫn, các nhà khoa học có thể chứng minh được rằng cả bốn lực cơ bản đều xuất phát từ một lực đơn nhất. Và khi đó, giấc mơ về một lý thuyết thống nhất lớn mà Einstein từng trăn trở cho đến cuối đời có thể trở thành hiện thực. “Khám phá về sóng hấp dẫn sẽ đem lại niềm tin cho bất kỳ ai muốn thống nhất bốn lực cơ bản” - giáo sư Pryke khẳng định.