Nguồn:Hữu Nguyên
Giới khoa học thế giới đang chao đảo với đầy sự phấn khích bởi người ta đã tìm thấy sóng hấp dẫn,
"tận tai nghe được âm thanh từ vụ va chạm của 2 lỗ đen", vật lý học lại
bước sang một trang mới và phát hiện này được ví như tầm quan trọng của
tia X đối với ngành y học vậy. Nhân đây, xin kể câu chuyện thú vị về
quá trình các nhà khoa học tìm ra nhân tố bí ẩn của vũ trụ này, từ đó
phần nào hiểu được những khó khăn mà họ phải trải qua, những kỳ diệu của
tạo hóa và cả bộ não tiên tri đi trước thời đại hàng trăm năm của thiên
tài Albert Einstein.
Bài có vẻ khá dài nên mình tóm tắt
lại bằng mindmap bên dưới đây cho các bạn tiện theo dõi, tuy nhiên nếu
đã đọc thì nhiều cái thú vị lắm 
.
.
Chiến tranh giữa các lỗ đen: cách đây rất lâu, ở nơi rất xa trong vũ trụ,...
Cách
đây chỉ khoảng vài tỷ năm, nhiều triệu thiên hà đã có mặt, một cặp lỗ
đen không biết vì hiềm khích gì đã lao đầu vào nhau, mở đầu cho một
trong những câu chuyện hấp dẫn nhưng
đầy thách thức của vật lý học hiện đại. Khi đó chúng cuộn xoắn, ngày
càng tiến vào nhau trong khoảng một tỷ năm với vũ điệu có thể nói là dữ
dội nhưng cũng lãng mạn nhất vũ trụ. Tại thời điểm chỉ còn cách nhau
khoảng vài trăm kilomet, chúng đột ngột đảo ngược với tốc độ gần như của
ánh sáng, đồng thời "rùng mình" phát ra năng lượng hấp dẫn. Không gian
và thời gian khi đó đã bị bóp méo tương tự như bọt nước lăn tăn khi đun
sôi lên.
Trong khoảng khắc sắp phải sáp
nhập với nhau, chúng phát xạ ra lượng năng lượng lớn hơn bất kỳ ngôi sao
nào trong vũ trụ. Một lỗ đen mới được hình thành, nặng hơn Mặt Trời của
chúng ta 62 lần và gần như chỉ rộng bằng một tiểu bang Maine của Mỹ.
Sau đó, dường như nó có thể tự đánh bóng bôi trơn, tạo thành hình cầu
hơi phẳng và bắt đầu thu lấy năng lượng đã trốn thoát. Sau đó, không
gian và thời gian lại tiếp tục im lặng một cách đáng sợ như chưa có
chuyện gì xảy ra.
Ảnh render mô phỏng khối lượng bẻ cong không thời gian theo giả thuyết của Einstein
Những gợn sóng hấp dẫn được đẩy đi
ra mọi hướng và càng đi xa càng suy yếu dần. Khi đó trên Trái Đất,
khủng long đã phát sinh, đã phát triển và đã tuyệt chủng nhưng rồi những
con sóng ấy vẫn tiếp tục được duy trì dù ngày càng yếu đi. Khoảng 50
ngàn năm trước đây, những con sóng hấp dẫn này đã đi vào thiên hà Milky
Way của chúng ta, cũng trong khoảng thời gian đó, Homo sapiens bắt đầu
lên thống trị hành tinh mang tên Trái Đất. Và rồi loài người cứ phát
triển, xây dựng nền văn minh của họ cho tới cách đây khoảng 100 năm,
Albert Einstein, một trong những thành viên cao cấp của Homo sapiens, đã
dự đoán sự tồn tại của những con sóng hấp dẫn này và từ đó, ông đã
truyền cảm hứng cho những suy đoán và tìm kiếm trong vô vọng suốt nhiều
thập kỷ nay.
Lần đầu phát hiện ra sóng hấp dẫn, thế giới rúng động với sự phấn khích và hoài nghi của chính người phát hiện
Macro Drago - người đầu tiên quan sát được tín hiệu của sóng hấp dẫn
Lại nói tới chuyện cách đây 22 năm, người ta bắt đầu xây dựng Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế ( LIGO). Sau đó tới 14/9/2015, một con sóng hấp dẫn đã đi tới Trái Đất và khi đó, Marco Drago, một nghiên cứu sinh
tiến sĩ người Ý 32 tuổi đã trở thành người đâu tiên thông báo điều này.
Khi đó, ông đang ngồi trước màn hình máy tính tại học viện Albert
Einstein ở Hannover, Đức và theo dõi dữ liệu từ LIGO.
Những con sóng khi đó xuất hiện
trên màn hình như sóng bị nén lại, nhưng với đôi tai thính nhất mà con
người tạo ra của LIGO, những rung động tinh tế chưa tới 1 phần ngàn tỷ
cm đã được nghe bởi các nhà khoa học và họ gọi đây là tiếng hót mờ nhạt
của vũ trụ. Hôm nay, tại một cuộc họp báo tại Mỹ, nhóm nghiên cứu LIGO
chính thức tuyên bố đó thật sự chính là tín hiệu của sóng hấp dẫn - lần
đầu tiên trong lịch sử nó được quan sát trực tiếp, nghe tận tai.
Khi Drago nhìn thấy tín hiệu này, ông đã không khỏi choáng váng: "Thật
là khó để biết tôi phải làm gì tiếp theo khi chứng kiến điều đó." Khi
đó ông đã thông báo với một đồng sự, người đã nhanh trí gọi điện cho
phòng vận hành LIGO ở Livingston, Louisiana. Giới khoa học bắt đầu lan
truyền với nhau và ngày càng có nhiều người tham gia vào dự án. Tại
California, Mỹ, David Reitze, giám đốc điều hành của LIGO cho biết: "Tôi
không nhớ là lúc đó đã nói gì nữa. Hình như là chết tiệt, cái quái gì
đây".
Vicky Kalogera, giáo sư vật lý
và thiên văn học tại Đại học Northwestern cho biết: "Chồng tôi gọi nhưng
tôi bỏ mặc. Tôi hoàn toàn lờ đi và chỉ chạy tới lướt qua hàng loạt các
email lạ và nghĩ rằng, điều gì đang xảy ra vậy." Trong
khi đó, Rainer Weiss, nhà vật lý học đã lần đầu tiên đề xuất xây dựng
LIGO vào năm 1972 lúc đó đang đi nghỉ mát nhận được tin đã đăng nhập vào
hệ thống, nhìn thấy tín hiệu và hét lên "Chúa ơi". Tiếng hét đủ lớn để con trai và vợ của ông phải chạy đến hỏi xem có chuyện gì khủng khiếp đã xảy ra. Thật sự quá khủng khiếp.
Một phát hiện phi thường cần những bằng chứng phi thường
Vui
đủ rồi, đội ngũ phòng thí nghiệm bắt đầu tiến hành một quá trình gian
khổ để kiểm tra dữ liệu, không chỉ 1 lần mà 2 lần, 3 lần, 4 lần,...
Reitze cho biết: "Chúng tôi thường nói với nhau rằng Chúng ta đã thực
hiện những phép đo chỉ bằng 1 phần nhiều ngàn đường kính của một proton
và điều đó sẽ kể với chúng ta câu chuyện về 2 lỗ đen sáp nhập với nhau
cách đây hàng tỷ năm. Đây là một tuyên bố phi thường và nó cần phải có
những bằng chứng phi thường để xác thực."
Cùng lúc đó, các nhà khoa học tại
LIGO đã tuyên thệ tuyệt đối giữ bí mật quá trình nghiên cứu của họ. Tuy
nhiên, không tránh khỏi những tin đồn lan rộng ra trong giới khoa học từ
tháng 9 năm ngoái cho tới mới đây, các phương tiện truyền thông, các
báo khoa học cứ lâu lâu lại đưa tin và có khi, người ta còn dự đoán về
một giải Nobel được trao cho nhóm nghiên cứu. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu
vẫn tiếp tục âm thầm làm việc và nếu có ai hỏi thì câu trả lời cứ là
"vẫn đang phân tích dữ liệu, chưa có gì để thông báo." Thậm chí, các nhà
nghiên cứu còn không được nói với chồng hoặc vợ của họ.
Sơ qua một chút về LIGO
Ảnh chụp đài quan sát LIGO nhìn từ trên cao
LIGO bao gồm 2 cơ sở cách nhau gần
3000 km, khoảng 3,5 giờ bay bằng máy bay chở khách nhưng đối với sóng
hấp dẫn, nó chỉ mấy khoảng 10 phần vài nghìn giây để bay tới. Một máy dò
được đặt ở Livingston, Louisiana, nằm trong một khu đầm lầy ở phía đông
Baton Rouge, bao quanh là những từng thông. Cái còn lại đặt ở Hanford,
Washington, nằm ở rìa phía tây nam của một trong những khu vực sa mạc bị
ô nhiễm hạt nhân cao nhất ở Hoa Kỳ mặc dù các lò phản ứng ở đây đã
ngừng hoạt động.
Ảnh chụp từ Google Map khu vực đặt 2 máy dò LIGO
Ở cả 2 khu vực, một cặp ống bê
tông cao 3,6 mét kéo dài về 2 phía gần như vuông góc với nhau, do đó
nhìn từ trên cao xuống trông như một cái eke mà chúng ta hay dùng để vẽ
góc vuông. Mỗi đường ống dài khoảng 4 km và phải được nâng lên khỏi mặt
đất khoảng 1 mét ở mỗi đầu để giữ cho chúng nằm thẳng trên mặt đất vốn
dĩ cong ở bên dưới. Xây ra công trình lớn và đầy tốn kém như thế nhưng
mục đích cuối cùng là khám phá ra thêm bằng chứng về thuyết tương đối phổ
quát của Einstein. Lý thuyết được Einstein đưa ra một cách đơn giản
nhưng ông nào biết quá trình chứng minh nó khó khăn đến thế. Theo ông
thì không thời gian sẽ bị bẻ cong khi có sự hiện diện của khối lượng và
độ cong này sẽ tạo ra một hiệu ứng gọi là sự hấp dẫn.
Khi 2 lỗ đen đi vào quỹ đạo của
nhau, chúng sẽ kéo căng và siết chặt không thời gian giống như trẻ em
đang chạy chơi trên một tấm đệm lò xo, hình thành nên những rung động
rất mạnh và những rung động này được gọi là sóng hấp dẫn. Các sóng này
luôn du hành từ nguồn phát tới khắp vũ trụ, tới cả chúng ta và về cơ bản
thì nó yếu hơn rất nhiều so với các lực cơ bản khác, do đó chúng ta
không bao giờ cảm nhận được chúng. Chính Einstein còn nghĩ rằng gần như
không bao giờ phát hiện ra được sóng hấp dẫn. Thậm chí có 2 lần Einstein
còn cho rằng nó không tồn tại, sau đó lại đổi ý và cho rằng nó tồn tại.
Nói vậy chứ chỉ riêng thiết kế và xây dựng nên LIGO cũng mất của các
nhà khoa học vài thập kỷ gian khổ chứ chẳng chơi.
Thất bại của Joe Weber và thành công của những người đi sau ông
Thiết bị dò sóng hấp dẫn của Joe Weber
Gần 5 thập kỷ sau tuyên bố của
Einstein, chưa có ai nghĩ tới chuyện sẽ xây dựng một công cụ để phát
hiện sóng hấp dẫn. Người đầu tiên nghĩ tới chuyện đó là giáo sư Joe
Weber tại Đại học Maryland. Ông đã đặt tên cho thiết bị này ăng ten cộng
hưởng. Đó là một ống bằng nhôm, về cơ bản hoạt động như một cái chuông
và ông tin rằng nó sẽ giúp khuếch đại tín hiệu yếu ớt của sóng hấp dẫn.
Khi sóng hấp dẫn chạm vào ống này, nó sẽ rung động rất nhẹ và bằng cách
sử dụng những cảm biến xung quanh nó để chuyển thành tín hiệu điện để
quan sát được.
Nhằm đảm bảo triệt tiêu hết những
dao động khác như xe chạy, động đất nhẹ,... có thể gây nhiễu kết quả,
Weber đã phát triển một số biện pháp bảo vệ: ông đặt các ăng ten vào
trong chân không, đồng thời chế ra 2 cái để cùng nhau chạy ở 2 vị trí
riêng biệt. Nếu cả 2 cùng có phản ứng giống nhau trong gần như cùng một
thời điểm thì ông sẽ kết luận rằng đó có thể là sóng hấp dẫn. Vào tháng
6/1969, Weber tuyên bố rằng ăng ten của ông đã có một phát hiện gì đó.
Khi đó giới vật lý và báo chí tưởng chừng như Weber đã thành ông. Tờ
Time giật tít "một chương mới trong quá trình quan sát vũ trụ của con
người đã mở ra".
Sau đó, Weber công bố những tín
hiệu mà ông thu thập được. Tuy nhiên, những nghi ngờ bắt đầu xuất hiện
khi mà các phòng thí nghiệm khác cũng chế tạo thiết bị dò giống như
Weber nhưng không đạt được kết quả như ông. Vào năm 1974, nhiều người
kết luận rằng Weber đã sai lầm. Mặc dù vậy, ông tin rằng mình vẫn đúng
và vẫn tiếp tục các thử nghiệm cho tới khi qua đời hồi năm 2000. Mặc dù
thất bại, nhưng Weber đã để lại một di sản cho những nghiên cứu đi sau
ông. Nó cung cấp một lời cảnh báo cho những "thợ săn sóng hấp dẫn" sau
này rằng "tất cả chỉ là lừa dối, hãy cẩn thận và chỉ có Chúa mới biết
điều gì đã xảy ra."
Và quên kể với các bạn rằng mặc dù
mặc dù các nhà khoa học đã không thu được kết quả khi thử chế tạo ra
thiết bị giống như của Weber nhưng họ đã được kích thích phải làm cái
khác tốt hơn. Một trong số đó chính là nhà vật lý học tại MIT Rainer
Weiss và ông chính là người đã bắt đầu thiết kế cái mà bây giờ chúng ta
gọi là LIGO. Ông cho biết: "Tôi không thể hiểu những gì Weber đã đạt được. Tôi không nghĩ là nó đúng. Do đó tôi quyết định tự làm một cái khác."
Cách hoạt động của LIGO - thiết bị khổng lồ có hình chữ L
Sơ lược cấu tạo của máy dò LIGO
Theo nhà nghiên cứu Fred Raab, lãnh đạo phòng thí nghiệm tại LIGO tại Hanford thì trong quá trình tìm kiếm sóng hấp dẫn"hầu hết các hoạt động diễn ra bằng điện thoại." Hàng
tuần có một cuộc họp để thảo luận dữ liệu và mỗi 2 tuần có thêm một
cuộc họp để phối hợp dữ liệu thu được từ 2 máy dò với sự cộng tác của
các nhà nghiên cứu đến từ Úc, Ấn Độ, Đức, Anh,... Raab cho biết: "Khi
thức dậy vào lúc nửa đêm, cái chúng ta tôi mơ đều là máy dò. Các bạn có
thể hiểu được sự thân quen của nó đối với chúng tôi."
Và cách dò của Weiss đề xuất hoàn
toàn khác với cách của Weber và nói nôm na chính là một đài quan sát
dạng chữ L. Có thể hình dung rằng nó giống như 2 người đang nằm trên sàn
nhà, đầu chụm lại và phần cơ thể mở ra để hình thành nên một góc. Khi
sóng hấp dẫn chạm vào, một người sẽ được nâng cao lên và người kia sẽ bị
nhấn xuống. Một lát sau, điều ngược lại sẽ xảy ra. Và dựa theo ý tưởng
này, Weiss đã phát triển nên một thiết bị với kích cỡ cực lớn để theo
dõi sự chênh lệch độ cao giữa 2 nhánh của chữ L.
Để đảm bảo độ chính xác của LIGO,
Weiss đã sử dụng ánh sáng như một chiếc thước đo. Weiss đã cho đặt bộ
tia laser vào trong chỗ gấp khúc của chữ L và nó sẽ phát ra tia laser
chạy dọc theo chiều dài của mỗi ống. Tia laser này sẽ chiếu vào một cái
gương đặt ở cuối đầu ống, sau đó phản xạ lại máy dò. Tốc độ của ánh sáng
di chuyển trong lòng ống là cố định nên không cần biết là nó dài bao
nhiêu, chỉ cần đảm bảo không có không khí lọt vào bên trong thì ở điều
kiện bình thường, 2 tia phản xạ lại sẽ cùng gập nhau ở góc chữ L. Khi có
sóng hấp dẫn bước vào, chiếc gương và tia laser sẽ bị xô lệch đi một
chút, dẫn tới sự mất đồng bộ khi phản xạ lại và đây chính là tín hiệu mà
người ta tìm kiếm.
Tuy nhiên, trên đây chỉ là ý tưởng
mà Weiss đã viết trong một báo cáo vào mùa xuân năm 1972 và thật sự nó
chưa bao giờ được công bố rộng rãi. Tuy nhiên, theo Kip Thorne, giáo sư
danh dự tại Caltech thì đây là một trong những tờ giấy vĩ đại nhất từng
được viết ra. Tuy nhiên, ban đầu Thorne đã xem nhẹ thiết kế của Weiss và
thậm chí ông còn từng ra bài tập cho sinh viên của ông, yêu cầu chứng
minh rằng việc đo lường sóng hấp dẫn bằng laser kế là phi lý.
2 người đàn ông trong cùng một phòng khách sạn - cuộc nói chuyện định mệnh giữa đêm khuya
Nhà vật lý học Rainer Weiss và giáo sư Kip Thorne, 2 người có công lớn trong quá trình phát triển LIGO
Dù vậy, Thorne đã nhanh chóng thay
đổi quan điểm khi ông có cuộc gặp gỡ với Weiss vào năm 1975, khi 2
người cùng được mới tới một cuộc trao đổi do NASA tổ chức. Vào đêm đó, 2
người đàn ông đã nói chuyện với nhau. Weiss hồi tưởng lại: "Tôi
không nhớ nó đã xảy ra như thế nào nhưng chúng tôi đã ở chung phòng vào
đêm đó. Chúng tôi đã ngồi với nhau trên một chiếc bàn nhỏ, cùng nhau
viết nên những tờ phác thảo và các phương trình. Không có nhiều người
trên thế giới này có thể nói chuyện như Thorne, nói về cái mà cả 2 đều
suy nghĩ trong nhiều năm nay."
Và sau cuộc nói chuyện định mệnh
đó, Weiss đã trở về MIT và chế tạo nên một phiên bản nhỏ của máy dò với
mỗi đường ống dài 1,5 mét để thử nghiệm. Tuy nhiên, lãnh đạo tại MIT và
một số đồng nghiệp của ông lại không đánh giá cao nghiên cứu của ông.
Trong đó có cả Phillip Morrison, một nhà vậy lý thiên văn vốn có sức ảnh
hưởng lớn trong giới vốn cho rằng lỗ đen không tồn tại, cũng tỏ ra
không chú ý tới Weiss. Thật ra vào thời điểm đó thì đa số ý kiến cũng
không tin là lỗ đen tồn tại bởi đó cũng chỉ là một hiện tượng giả
thuyết, đồng thời nếu có thì sóng hấp dẫn do nó phát ra cũng rất yếu nên
Morrison không tin rằng thiết bị của Weiss có thể phát hiện được.
Tuy nhiên, Thorne đã bị Weiss dụ
thành công. Vào năm 1981, một nguyên mẫu thiết bị dò đã được Thorne chế
tạo ở Caltech với 2 ống dò dài tới 40 mét. Đồng thời, một nhà vật lý
người Scotland đã theo dõi toàn bộ quá trình và ông tiến hành cải thiện
thiết kế ban đầu của Weiss.
Vào năm 1990, sau 1 năm nghiên
cứu, nhóm 3 người là Weiss, Thorne và Drever đã cùng nhau thuyết phục
quỹ khoa học quốc gia (NSF) để tài trợ xây dựng LIGO. Tổng chi phí ước
tính của dự án là khoảng 272 triệu đô la, số tiền nhiều hơn bất cứ
nghiên cứu nào được tài trợ bởi quỹ này. Và điều này lại tiếp tục là một
cuộc chiến khi mà nhiều nhà khoa học cho rằng dự án LIGO rồi cũng chẳng
đi tới đâu và cuối cùng chỉ là phí tiền. Khi đó giám đốc của NSF là
Rich Isaacson đã rất đắn đó xem có nên tài trợ cho dự án hay không.
Rich Isaacson cho biết: "Nó không
nên được xây dựng. Một vài thiết bị điên khùng chạy xung quanh nhưng
không có tín hiệu nào được phát hiện, đồng thời nó còn phải sử dụng
những thiết bị tạo chân không, triệt tiêu xung động địa chấn, hệ thống
phản hồi... và có những thứ mà chưa bao giờ được phát minh ra." Tuy
nhiên, may mắn là Isaacson đã từng viết một nghiên cứu về bức xạ hấp dẫn
và ông tin rằng LIGO có thể là chìa khóa của vấn đề. Sau quá trình
thuyết phục day dẳn, cuối cùng thì dự án cũng được chấp nhận và khởi
công vào năm 1994.
Xây LIGO: ống chân không tinh khiết nhất thế giới, thiết bị đo nhạy nhất thế giới và còn nhiều cái nhất nữa,...
Các nhà khoa học đang làm việc bên trong đường ống dẫn của LIGO
Thật ra chuyện chưa dừng lại ở đó
và người ta phải mất nhiều năm tiếp theo để phát triển đầy đủ những
thiết bị dò nhạy nhất trong lịch sử nhân loại với khả năng không bắt
được bất cứ thứ gì khác ngoài sóng hấp dẫn. Đơn cử việc rút không khí ra
khỏi ống đã mất hết 40 ngày và kết quả là một ống chân không tinh khiết
nhất từng được tạo ra trên Trái Đất. Chưa hết, người ta còn phải tìm
cách loại bỏ ảnh hưởng của gió, của sóng biển, biến động trong lưới
điện, nhiễu jitter của bản thân các nguyên tử, các cơn bão, sấm sét từ
rất xa,... vốn có thể làm sai lệch kết quả đo, gây nhầm lẫn với sóng hấp
dẫn.
Các thiết bị đều được kiểm tra cẩn thận trong điều kiện tuyệt đối vô trùng
Tất cả mọi thứ đều được loại bỏ
hoặc kiểm soát tuyệt đối. Một hệ thống giảm sốc cực nhạy được trang bị
cho gương phản chiếu để triệt tiêu các chấn động địa chấn. Các hệ thống
cảm biến nhận diện chuyển động gây nhiễu của xe cộ, máy bay, động
vật,... cũng được trang bị để tạo nên thứ tinh khiết nhất trên hành tinh
này. Nếu được lựa chọn thì có lẽ đây là một trong những nơi yên tĩnh
nhất hành tinh chúng ta.
Weiss chia sẻ: "Có
hàng chục ngàn thứ, tôi nhấn mạnh là hàng chục ngàn thứ cần phải được
kiểm soát. Mọi thứ đều phải được thực hiện một cách hoàn hảo nhất để
không gì có thể gây nhiễu tín hiệu. Khi cần tiến hành tinh chỉnh, chúng
tôi phải làm việc trong một căn phòng cực kỳ sạch sẽ, khử trùng tất cả
mọi thứ, mặc những bộ đồ đảm bảo kín 100% bởi dù một tế bào da hoặc một
hạt bụi nhỏ cũng vô tình phá hủy thí nghiệm."
Bên trong khu vực điều hành của LIGO
Cuối cùng vào năm 2001, phiên bản
đầu tiên của LIGO đã chính thức đi vào hoạt động. Và trong 9 năm tiếp
theo đó, các nhà khoa học liên tục theo dõi hiệu suất hoạt động của các
thiết bị, đồng thời không ngừng cải thiện thuật toán phân tích dữ liệu
của họ. Bên cạnh đó, 2 phòng thí nghiệm tại Caltech và cơ sở ở Đức liên
tục phát triển những thiết bị mới, nâng cao độ nhạy của gương, laser,
các công nghệ loại bỏ địa chấn, khử nhiễu,... để ngày càng hoàn thiên
LIGO. Tới năm 2010, LIGO tạm dừng hoạt động để nâng cấp trong 5 năm với
tổng chi phí 200 triệu đô la. Sau lần nâng cấp này, khả năng của LIGO đã
được nâng lên gấp hàng nghìn lần so với trước đó.
Kiểm tra chất lượng quang học của thấu kính trong LIGO, giá mỗi cái chỉ có nửa triệu đô la
Tính riêng cái gương thôi đã rất
kỳ công rồi. Mỗi bộ phận gương chỉ rộng khoảng 30 cm, nặng gần 40 kg và
mỗi inch vuông trên đó được đánh bóng hàng trăm triệu lần để đảm bảo tạo
ra một chiếc gương cầu hoàn hảo. Tiết lộ nhỏ thôi, mỗi chiếc có giá
khoảng nửa triệu đô la để hoàn thành. Ban đầu thì những chiếc gương này
được treo lên bằng dây thép nên mặc dù đã được xử lý giảm chấn nhưng vẫn
chưa hoàn hảo. Sau lần cập nhật, người ta đính nó vào một hệ thống con
lắc để hoàn toàn cách ly nó khỏi các chấn động.
Thành công
Vào
ngày 13/9, các nhà khoa học vẫn còn dành ra suốt một ngày để tiến hành
các bài test thiết bị trong LIGO. Gần như tất cả mọi bài test đều hoàn
thành nhưng muộn hơn dự kiến, vẫn còn bài kiểm tra mô phỏng một chiếc xe
tải nhấn phanh ở gần máy dò chưa làm, tuy nhiên vào 4 giờ sáng, nhóm
vận hành quyết định đóng máy đi về, để cho LIGO tiếp tục tự thu thập dữ
liệu. Không lâu sau đó, vào 4:50 theo giờ địa phương, một tín hiệu đã
chạy qua 2 máy dò trong khoảng thời gian chưa tới 7 mili giây mỗi cái.
Đó là thời điểm chỉ 4 ngày sau khi LIGO chính thức vận hành trở lại.
Giáo sư Reitze cho biết: "Thật
sự thì việc kết quả đến sớm như vậy sẽ dẫn tới không ít hoài nghi bởi
máy mới vừa được hoạt động trở lại không lâu. Tôi từng nói với mọi người
rằng chúng ta sẽ không tìm thấy gì cho tới năm 2017 hoặc 2018 đâu."Nhưng
rồi sau khi kiểm tra lại, kết quả đó thật sự là thật. Janna Levin, một
giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Columbia, người không thuộc nhóm
LIGO nhưng đã ngạc nhiên chia sẻ: "Khi
tin đồn bắt đầu loan đi, tôi đã nhủ rằng Đến đi nào. Tín hiệu gần như
quá hoàn hảo. Phần lớn chúng ta đều tin rằng nó là hoàn hảo khi mà đã có
rất, rất nhiều máy tính, rất nhiều tính toán được tiến hành để tách nó
ra khỏi nhiễu âm."
Tuy
nhiên, các nhà nghiên cứu tại LIGO đã lập hẳn một đội ngũ khách quan
kiểm chứng lại kết quả này. Mặc dù rất tin tưởng vào kết quả, nhưng nhóm
4 thành viên này phải xem như mù, độc lập kiểm tra lại rất nhiều lần
kết quả thu được và cuối cùng, họ xác nhận rằng các sóng hấp dẫn này đến
từ đâu đó ở chòm sao Đại Khuyển (Canis Major). Dù vậy, họ vẫn chưa công
bố vội và vẫn tiếp tục củng cố bằng chứng. Thậm chí, họ tự đặt ra câu
hỏi rằng "có phải ai đó trong nhóm đã làm giả tín hiệu mà chúng ta không biết?". Và
công tác kiểm chứng cứ tiếp tục cho tới khi các nhà khoa học đều tin
rằng không một ai có thể qua mặt được các tính toán thực hiện bởi các hệ
thống mạnh mẽ và những thuật toán chính xác thuộc hàng nhất thế giới
này.
Nhóm quyết định lập hồ sơ tuyên bố
kết quả, bao gồm cả nêu rõ cách họ canh chỉnh thiết bị, chia sẻ mã
nguồn phần mềm họ sử dụng, lên danh sách những nhiễu loạn và cách loại
bỏ chúng, bao gồm cả những cơn bão ở Thái Bình Dương, các dao động ở
tầng điện ly, một trận bão sét lớn ở châu Phi,.... Cuối cùng, họ tuyên
bố rằng loại bỏ các yếu tố gây nhiễu thì phát hiện lần này đạt ngưỡng 5
sigma (một tiêu chuẩn vàng khi tuyên bố một khám phá vật lý).
Quan
trọng hơn nữa, họ khẳng định đây chính là sóng hấp dẫn đến từ một cặp
lỗ đen va vào nhau. Bằng cách khai thác thêm thông tin từ sóng hấp dẫn,
họ biết được thêm về kích thước, khối lượng của lỗ đen, tốc độ quỹ đạo
của nó, thời điểm chính xác mà chúng va vào nhau và một lần nữa, khẳng
định rằng lỗ đen có tồn tại 100%, không còn bất cứ nghi ngờ nào nữa.
Phát hiện lần này đã chứng minh rằng Einstein đã đúng khi nó về khía
cạnh vật chất của vũ trụ.
Mặc dù lý thuyết của Einstein nói
về lực hấp dẫn nhưng trước giờ người ta mới kiểm chứng được trong khuôn
khổ của Hệ Mặt Trời, bây giờ người ta mở rộng ra tính đúng đắn của nó
trên phạm vi toàn vũ trụ. Weiss cho biết: "Bạn nghĩ rằng lực hấp dẫn của
Trái Đất là cái khiến bạn mệt khi leo cầu thang. Chưa đâu! Khi mà vật
lý ngày càng phát triển, đó chỉ là một hiệu ứng nhỏ, vô cùng nhỏ, cực kỳ
nhỏ của lực hấp dẫn mà thôi." Vậy làm thế nào hồi năm 1916 Einstein có
thể nghĩ ra được điều này, điều mà mãi 100 năm sau người ta mới thật sự
quan sát được. Tưởng tượng gương mặt của Einstein sẽ ra sao khi ông biết
được mình đã đúng sau 100 năm? Có lẽ ông đang mỉm cười dưới ngôi mộ
kia.
Vật lý sẽ không chết, tương lai của vật lý học hiện đại đã khởi đi từ hôm nay
Gõ
đã khá mỏi tay nhưng mình thật sự phấn khích với phát hiện lần này. Nếu
các nhà khoa học này đến Việt Nam mình sẽ khui hẳn một chai rượu ngon
để uống mừng cùng với họ bởi lẽ đây là một thành công vượt bậc, một
thành công mà suốt 100 năm qua, nhiều người cho tới lúc nhắm mắt vẫn
mong muốn một lần chứng kiến. Cách đây không lâu mình đọc một bài phân
tích rằng vật lý học rồi sẽ chết bởi nó đã đạt tới ngưỡng không thể giải
thích được các lý thuyết. Phát hiện lần này đã phủ nhận hoàn toàn điều
đó.
Kể từ thời của Galileo, người ta
cho tới nay vẫn dựa vào ánh sáng để khám phá vũ trụ. Tuy nhiên, thành
công lần này của LIGO đã cung cấp thêm một công cụ mới, vẫn đảm bảo tính
sờ tận tay, nghe tận tai, thấy tận mắt của khoa học và đưa con người
tiến xa hơn vào những bí ẩn của vũ trụ. Con người sẽ bớt sợ vũ trụ hơn,
nhiều khám phá khác sẽ được thực hiện trong tương lai. Còn lần này, một
điều mà khám phá lần này đã dẫn tới chính là chuyện du hành thời gian,
mình sẽ nói với các bạn trong bài viết tới. Cám ơn các bạn đã đọc câu
chuyện dài hơi này. Chúc vui vẻ.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét