Sóng hấp dẫn thắng giải Nobel Vật lý 2017

Giáo sư Rainer Weiss – người vừa đồng đoạt giải Nobel Vật lý 2017 – Ảnh: REUTERS

Dù không ít người đã đánh giá cao về tầm quan trọng của công trình nghiên cứu về sóng hấp dẫn nhưng cũng lo ngại nghiên cứu quá mới không thuyết phục được ủy ban chấm giải nhưng kết quả vừa công bố cho thấy điều ngược lại.

Ba nhà khoa học Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne đã chiến thắng.

“Cách đây rất lâu, sâu thẳm trong vũ trụ… một vụ va chạm giữa hai hố đen đã tạo ra sóng hấp dẫn”, đại diện Ủy ban Nobel Vật lý mở đầu phần giải thích.

Khoảng đó xa đến nỗi, phải mất đến tận 1,3 tỉ năm ánh sáng, chính xác hơn là ngày 14-9-2015, nó mới đến được Trái đất và được ghi nhận bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO).

Trên thực tế, kể từ khi thông tin này được công bố, nó đã thu hút được rất nhiều sự chú ý. Một lần nữa, phải mất hàng chục năm, nhân loại mới hiểu được những bí ẩn cuối cùng trong thuyết tương đối của bác học Albert Einstein.

Tiến sĩ Rainer Weiss, giáo sư Vật lý trường MIT (trái) và tiếp sĩ Kip Thorne của trường Caltech là hai trong ba người vừa chia giải Nobel Vật lý 2017 – Ảnh: REUTERS

Việc loài người phát hiện sóng hấp dẫn được so sánh với cảnh người điếc đột nhiên nghe thấy âm thanh.

“Khám phá này giống như việc Galileo lần đầu tiên hướng kính thiên văn lên bầu trời – giáo sư vật lý thiên văn Vassiliki Kalogera thuộc ĐH Northwestern (Mỹ), thành viên dự án LIGO, khẳng định – Bạn dỏng tai lắng nghe những tín hiệu mới từ vũ trụ mà các công nghệ trước đây của chúng ta không thể bắt và nghiên cứu được”.

“Điều kỳ diệu nhất là âm thanh đó đã di chuyển và tồn tại trong suốt 1,3 tỉ năm kể từ khi hai hố đen đó va chạm lẫn nhau. Ở cái thời đó, làm gì có con người tồn tại, nhưng đến giờ chúng ta đã bắt được tín hiệu đó”. Nói như một nhà khoa học nào đó, những tín hiệu mà LIGO bắt được, như “tiếng vọng từ Sáng thế”. Một đại diện Ủy ban Nobel Vật lý trao đổi với báo chí sau phần công bố người chiến thắng.

Tiến sĩ Thorne giải thích về phát hiện của nhóm nghiên cứu của mình tại sự kiện ở Washington (Mỹ) vào tháng 2-2016 – Ảnh: REUTERS

LIGO là gì?

Bài viết Tiếng vọng từ Sáng thế trên báo Tuổi Trẻ Cuối tuần số ra ngày 12-12-2016 có giải thích LIGO là một thiết bị khổng lồ vô cùng tinh xảo. Máy dò sóng hấp dẫn LIGO là hai đường ống dài khoảng 4km, nối với nhau hình chữ L. Ống được hút chân không cực cao, chỉ còn 1 phần ngàn tỉ áp suất không khí bình thường.

Trong mỗi ống có một chùm tia laser được chiếu liên tục. Hai chùm tia gặp nhau ở góc chữ L.

Các sóng laser được tính toán sao cho chúng triệt tiêu nhau và tạo nên giao thoa. Do hiện tượng phân cực, hai ống vuông góc với nhau nên chỉ có một ống sẽ bị sóng hấp dẫn đập vào.

Khi sóng hấp dẫn đập vào một trong hai ống, chiều dài ống sẽ bị co giãn khác với ống kia, gây ra nhiễu loạn phá vỡ cân bằng của hai chùm laser, và làm mất các vân giao thoa.

Độ co giãn của một ống dài 4km do ảnh hưởng của sóng hấp dẫn lại rất bé, chỉ cỡ 1/10.000 bề rộng của một hạt proton.

Nếu phóng đại chiều dài của ống từ 4km lên tới khoảng cách từ Trái đất đến ngôi sao gần nhất bên ngoài hệ Mặt trời thì độ co giãn này sẽ có bề dày một sợi tóc.

Độ co giãn nhỏ như vậy nên LIGO cần các gương phản chiếu laser trong giao thoa kế cực kỳ tinh xảo. Gương được mài nhẵn tới độ phẳng 1/30 tỉ inch và được điều khiển bằng 6 nam châm điện chỉ bé bằng con kiến.

Toàn bộ đường ống của LIGO được đặt trên các trụ cách ly địa chấn bằng thép và lò xo đặc biệt, đứng trên các sàn bêtông dày 76cm, các sàn này không được tựa vào bất cứ bờ tường nào.

Theo tính toán, để phát hiện sự va chạm của hai hố đen cách Trái đất 300 triệu năm ánh sáng, LIGO có thể phải chờ đợi từ 1-1.000 năm.

Cuối cùng, Advanced LIGO phát hiện sự va chạm của hai hố đen cách Trái đất 1,3 tỉ năm chỉ vài tháng sau khi được sửa chữa, nâng cấp.

Tín hiệu của sóng hấp dẫn ấy ở LIGO thể hiện dưới dạng âm thanh nghe thấy được. Một tiếng kêu rất khẽ của con sóng vũ trụ.

Chân dung ba nhà khoa học đồng đoạt giải Nobel Vật lý 2017, từ trái sang là Rainer Weiss, Barry C. Barish và Kip S. Thorne – Ảnh: REUTERS

Kết quả công bố giải thưởng Nobel Y học đã khiến mọi người không ít ngỡ ngàng khi các dự đoán thiên về những công trình nghiên cứu về chữa trị ung thư hoặc chống lại bệnh viêm gan siêu vi C.

Chiều nay (giờ VN) giải thưởng Nobel Vật lý 2017 sẽ được công bố với những đồn đoán về việc phát hiện các sóng hấp dẫn chứng minh cho phỏng đoán của bác học thiên tài Albert Einstein trong lý thuyết về lực hấp dẫn của ông.

Tuy nhiên các chuyên gia cũng cho rằng do việc phát hiện sóng này là khá mới (từ tháng 9-2015) nên có thể sẽ bị Ủy ban Nobel đánh giá là còn quá sớm để chứng minh hiệu quả của nó cho cuộc sống.

Theo nhật báo Dagens Nyheter của Thụy Điển, ban giám khảo Nobel Vật lý có thể chọn tưởng thưởng cho công trình phát hiện các hành tinh ngoài hệ mặt trời của hai nhà vật lý thiên văn người Thụy Sĩ là Michel Mayor và Didier Queloz.

Thư ký của Ủy ban Nobel Y học công bố tên người chiến thắng tại Stockholm vào trưa ngày 2-10 – Ảnh: REUTERS

Cách đây đúng một năm, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm đã chọn lựa người thắng giải Nobel Vật lý 2016 là ba nhà khoa học người Anh David Thouless, Duncan Haldane và Michael Kosterlitz vì những phát hiện lý thuyết về sự chuyển pha tôpô học và các pha tôpô của vật chất.

Cả ba nhà khoa học thắng giải năm ngoái đều đang làm việc tại Mỹ.

Giải Nobel Vật lý và Hóa học do Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đề cử và quyết định. Viện Hàn lâm Thụy Điển phụ trách giải Nobel Văn học.

Tính đến thời điểm hiện tại, trong tổng cộng 914 chủ nhân (cá nhân hoặc tổ chức) của giải Nobel, có 48 phụ nữ. Trong số này, nhà khoa học người Pháp, bà Marie Curie được tôn vinh tới 2 lần, với giải thưởng Vật lý năm 1903 và giải Hóa học năm 1911.