Con người có thể tạo ra sóng hấp dẫn

Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) công bố khám phá khoa học vĩ đại nhất của năm 2016. Đó chính là việc con người đã có thể tạo ra sóng hấp dẫn.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu LIGO đã mở rộng khả năng tìm được sóng hấp dẫn của giới khoa học.

Sóng hấp dẫn lần đầu tiên được phát hiện vào tháng 9/2015. Chỉ sau khi phát hiện bổ sung được thực hiện trong tháng 6/2016, các nhà khoa học LIGO cuối cùng xác nhận rằng, các sóng hấp dẫn thật sự có tồn tại.

Điều này đã củng cố dự đoán của Albert Einstein về thuyết tương đối của ông.

Hiện nay, hầu hết các máy dò sóng nhạy cảm nhất trên thế giới, hóa ra là nhà sản xuất sóng hấp dẫn tốt nhất.

"Khi chúng tôi tối ưu hóa LIGO để phục vụ cho việc phát hiện sóng hấp dẫn, chúng tôi cũng tối ưu hóa nó với sự phát xạ của sóng hấp dẫn", nhà vật lý Belinda Pang của Viện Công nghệ California (Caltech) ở Pasadena cho biết trên tờ Science.

Pang cũng đại diện cho nhóm nghiên cứu của cô, phát biểu tại một cuộc họp của Hội Vật lý Mỹ vào tuần trước.

LIGO có thể phát hiện ra sóng hấp dẫn. (Ảnh: NASA).

Sóng hấp dẫn là những dao động nhấp nhô được tạo ra khi các vật thể lớn bị bẻ cong trong không - thời gian. Về cơ bản, chúng kéo dài không gian ra. Bằng cách sử dụng máy dò đôi có độ nhạy cao tại Hanford, Washington và Livingston, Louisiana; LIGO có thể phát hiện được sự kéo dài này của không gian.

Ngoài việc phát hiện các sóng hấp dẫn, các nhà vật lý cũng nói rằng, sự nhạy cảm của các máy dò sẽ cho phép họ tạo ra các sóng một cách hiệu quả.

"Điều cơ bản cần biết về một máy dò là nó với sóng hấp dẫn là một cặp", Fan Zhang - một nhà vật lý tại Đại học Bắc Kinh cho biết.

Các đội LIGO thử nghiệm ý tưởng của họ bằng cách sử dụng mô hình toán học lượng tử và họ đã đúng. Máy dò của họ đã tạo ra được những gợn sóng không - thời gian tuy nhỏ nhưng tối ưu và hiệu quả.

Cơ học lượng tử cho chúng ta biết, các vật nhỏ, chẳng hạn như điện tử, có thể ở hai nơi cùng một lúc. Và một số nhà vật lý nghĩ rằng, họ có thể khéo léo đưa các vật thể cực lớn vào trạng thái tương tự của các chuyển động lượng tử.

Theo Pang, LIGO và những đợt sóng này có khả năng biến điều đó thành sự thật.

Mặc dù việc đưa các vật thể lớn vào trong chuyển động lượng tử cực kì khó khăn và không thể duy trì trong thời gian dài, nhưng chỉ cần làm được nó – dù trong thời gian ngắn, cũng có thể cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về cơ học lượng tử.

Hiện giờ, giới khoa học có thể đo lường được thời gian để quá trình phục hồi tách sóng xảy ra. Họ cũng có thể biết được vai trò của lực hấp dẫn trong sự tồn tại của trạng thái lượng tử và các vật thể vĩ mô.

Các sóng hấp dẫn thật sự có tồn tại.

"Đây là một ý tưởng thú vị, nhưng việc thực nghiệm quả là một thách thức lớn. Công việc của nhóm nghiên cứu khó khăn không thể tin nổi, nhưng nếu bạn muốn tạo ra sóng hấp dẫn, chúng tôi chỉ có thể nói rằng: LIGO là nơi tốt nhất để làm điều đó", nhà vật lý Caltech Yiqui Ma - một trong những đồng nghiệp của Pang cho biết.

Những sự hiểu biết sâu sắc về hoạt động lượng tử không chỉ giúp nhóm nghiên cứu xây dựng máy tính lượng tử tốt hơn, mà còn giúp cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ vật lý.

LIGO đang trong quá trình nâng cấp để có thể phát hiện những sóng hấp dẫn yếu ớt. Cuối cùng, kế hoạch của nhóm nghiên cứu là xây dựng hệ thống máy dò sóng mang tên eLISA. Đây là một đài quan sát sóng hấp dẫn trong không gian.

Trong thập kỷ tới, LIGO không chỉ dùng để phát hiện ra các sóng hấp dẫn, mà còn có thể thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về thế giới lượng tử bằng những cách mà con người không thể tưởng tượng ra nổi.

Toàn bộ nghiên cứu đã được xuất bản trên Futurism.

Thuyết tương đối tổng quát của Einstein mô tả hấp dẫn là một hiện tượng gắn liền với độ cong của không-thời gian. Độ cong này xuất hiện vì sự có mặt của khối lượng. Càng nhiều khối lượng chứa trong một thể tích không gian cho trước, thì độ cong của không thời gian càng lớn hơn tại biên giới của thể tích này. Khi vật thể có khối lượng di chuyển trong không - thời gian, sự thay đổi độ cong hồi đáp theo sự thay đổi vị trí của vật. Trong một số trường hợp, vật thể chuyển động gia tốc gây nên sự thay đổi độ cong lan truyền ra bên ngoài với tốc độ ánh sáng theo như dạng sóng. Hiện tượng lan truyền này được gọi là sóng hấp dẫn.

Từ khóa liên quan:

sóng hấp dẫn

giao thoa kế laser

LIGO

Albert Einstein

thuyết tương đối

hệ thống máy dò sóng

đài quan sát sóng hấp dẫn

Belinda Pang

Fan Zhang