Sắp phóng tàu vũ trụ giúp kiểm chứng giả thuyết của Einstein

Vào ngày 2/12 sắp tới, một con tàu vũ trụ sẽ được Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu (ESA) phóng lên trong sứ mệnh LISA, chở theo các trang thiết bị được thiết kế nhằm phát hiện ra sóng hấp dẫn - cái mà Albert Einstein cách đây 100 năm đã dự đoán sự tồn tại của nó và cho tới nay vẫn chưa được quan sát trực tiếp để xác minh.

Bài diễn tập xác định giả thuyết của Einstein

Được biết trong sứ mạng LISA sắp tới, các nhà khoa học sẽ lần đầu tiên sử dụng những công nghệ mà họ phát triển trước giờ nhằm quan sát sóng hấp dẫn. Và thật ra, đây thực chất vẫn là một bài diễn tập cho sứ mạng eLISA với quy mô lớn hơn dự kiến triển khai vào năm 2034 với tham vọng sẽ thay đổi hoàn toàn diện mạo của ngành khoa học thiên văn, cho phép chúng ta quan sát được cả những phần vũ trụ không phát ra bức xạ điện từ.

Đã 100 năm từ khi Albert Einstein đưa ra thuyết tương đối rộng để mô tả không thời gian như một kết cấu thống nhất, cong bởi sự hiện diện của vật chất và bức xạ bên trong nó. Cho đến nay, trải qua nhiều nghiên cứu kiểm chứng của nhiều nhà vật lý thì phần lớn đều đã được kiểm chứng nhưng vẫn còn đó những điều chưa được xác minh và trong số đó chính là sóng hấp dẫn. Theo ông, chuyển động của những vật thể khổng lồ sẽ thay đổi độ cong của không thời gian và tạo ra sóng hấp dẫn trong cấu trúc vũ trụ.

Theo Paul McNamara, một thành viên thuộc dự án LISA, thì vấn đề ở đây là kết cấu vũ trụ rất cứng và khó uốn cong. Nếu 2 sao neutron kết hợp với nhau trong một Thiên Hà lân cận, làn sóng hấp dẫn sẽ kéo giãn không thời gian gần Trái Đất ra khoảng 1 phần triệu đường kính của một nguyên tử khi nó đi qua chúng ta. Einstein nghĩ rằng chúng ta sẽ không bao giờ phát triển được công nghệ để phát hiện ra các sự kiện quá nhỏ này.

Ông đã sai! Bây giờ với các giao thoa kế laser chúng ta có thể thực hiện phép đo với độ chính xác tới 10^-20 mét, nghĩa là nhỏ hơn 10.000 lần so với 1 proton. Và trong thử nghiệm hệ thống mang tên LIGO thực hiện gần đây, độ nhạy của hệ thống này còn được tăng cường lên rất nhiều, người ta đã bắn 1 tia laser qua một đường hầm 4km và đo lường được những thay đổi vô cùng nhỏ trong quá trình di chuyển của tia.

Do đó, nhiều nhà khoa học tin rằng LIGO có thể trở thành thiết bị đầu tiên phát hiện ra sóng hấp dẫn trong vài năm tới. Bằng cách đưa công nghệ này lên không gian, chúng ta có thể mở rộng ra khả năng phát hiện. Trong dự án eLISA, 3 máy dò sẽ được bố trí thành hình tam giác với mỗi cạnh kéo dài hàng triệu km, hứa hẹn sẽ đủ nhạy để bắt được sóng hấp dẫn từ nhiều nguồn khác nhau. Đồng thời, nó cũng giúp phát hiện ra những sóng có tần số nhỏ hơn, cho phép chúng ta quan sát được nhiều vật thể hơn, điển hình như một cặp lỗ đen siêu lớn.

Theo McNamara: "Chúng ta chỉ mới nhìn thấy 4% vũ trụ. Chúng ta vẫn biết rất ít về 96% còn lại và một số trong đó có liên quan tới sóng hấp dẫn. Ngoài ra trong đó còn có vật chất tối, năng lượng tối,... Vì vậy chúng tôi khởi động dự án này và tôi cá rằng chúng ta sẽ thấy được cả những điều chưa bao giờ được dự đoán trước đây".