Năm nay giải Nobel Vật Lý được trao cho ba nhà vật lý đã có công xây dựng và vận hành trạm LIGO, là nơi đã dò tìm được sóng hấp dẫn. Dưới đây là trích đoạn nói về LIGO từ cuốn sách Các thế giới song song của tác giả Michio Kaku.
Chính Einstein, vào năm 1916, là người đầu tiên đề xuất sự tồn tại của các sóng hấp dẫn. Hãy xem xét điều gì sẽ xảy ra nếu Mặt Trời biến mất. Bạn còn nhớ ví dụ một quả bóng bowling lún vào tấm đệm chứ? Hay tốt hơn là một giàn nhún nhỉ? Nếu quả bóng đột nhiên bị lấy đi, giàn nhún sẽ ngay lập tức bật ngược trở lại vị trí ban đầu, tạo ra các sóng xung kích khẽ lan truyền ra phía ngoài dọc theo giàn nhún. Nếu quả bóng bowling được thay thế bằng Mặt Trời, thì chúng ta thấy rằng các sóng xung kích của hấp dẫn di chuyển theo một tốc độ cụ thể, là tốc độ ánh sáng.
Mặc dù sau đó Einstein đã tìm thấy một lời giải chính xác cho các phương trình của mình với sự có mặt của các sóng hấp dẫn, nhưng ông đã mất hết hy vọng trong đời được thấy dự đoán của mình được xác nhận. Các sóng hấp dẫn rất yếu. Ngay cả các sóng xung kích của các ngôi sao đang va chạm cũng không đủ mạnh để có thể đo đạc bằng các thực nghiệm hiện tại.
Hiện nay, các sóng hấp dẫn chỉ được phát hiện một cách gián tiếp. Hai nhà vật lý Russell Hulse và Joseph Taylor Jr. đã phỏng đoán rằng nếu phân tích các sao nơtron đôi đang xoay tròn và rượt đuổi nhau trong không gian, thì mỗi ngôi sao sẽ phát ra một luồng sóng hấp dẫn khi quỹ đạo của chúng từ từ suy sụp, tương tự như các vệt lằn được tạo ra khi ta khuấy mật đường. Họ đã phân tích đường xoắn ốc chết chóc của hai ngôi sao nơtron khi chúng từ từ quay xoắn lại với nhau. Đối tượng khảo sát của họ là sao nơtron đôi PSR 1913+16, nằm cách Trái Đất khoảng 16.000 năm ánh sáng, quay quanh nhau với chu kỳ 7 giờ 45 phút, và phát xạ các sóng hấp dẫn vào khoảng không vũ trụ.
Sử dụng thuyết của Einstein, họ thấy rằng hai ngôi sao sẽ nhích lại gần nhau một milimét sau mỗi vòng quay. Mặc dù đây là một khoảng cách vô cùng nhỏ, nhưng sau một năm nó tăng lên một yard (0,91 mét), khi quỹ đạo 435.000 dặm (700 km) từ từ thu nhỏ lại. Công trình tiên phong của họ đã chỉ ra rằng quỹ đạo hai ngôi sao suy sụp chính xác như thuyết của Einstein đã dự đoán trên cơ sở của sóng hấp dẫn. (Trên thực tế, các phương trình Einstein dự đoán rằng các ngôi sao cuối cùng sẽ lao vào nhau trong vòng 240 triệu năm, do mất đi năng lượng đã bức xạ vào không gian dưới dạng các sóng hấp dẫn.) Với công trình này, họ đã giành giải Nobel vật lý vào năm 1993.*
Continue reading Giải Nobel Vật Lý 2017 – Trích Các thế giới song song
