Nobel Vật lý về tay 3 nhà khoa học nghiên cứu sóng hấp dẫn từ lỗ đen

Weiss là giáo sư hiện đang nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) còn Thorne và Barish nghiên cứu ở Viện Công nghệ California (Mỹ). Công trình của các ông giúp xác nhận sóng hấp dẫn là có thật từ việc bắt được loại sóng này bằng LIGO (Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser)

Cách đây gần 100 năm, trong thuyết tương đối rộng nhà vật lý thiên tài Albert Einstein đã dự báo rằng trong không gian có tồn tại một loại sóng gọi là sóng hấp dẫn nhưng đến tầm năm 2015 trở đi, nhờ sự hợp tác quốc tế giữa các nhà khoa học mới đo được loại sóng này nhân sự kiện hai hố đen cách Trái đất hàng tỉ năm ánh sáng va vào nhau.

3 nhà khoa học (từ trái qua): Rainer Weiss, Barry Barish và  Kip Thorne vừa được trao giải Nobel Vật lý - Ảnh: Molly Riley/AFP/Getty Images

Theo Einstein, cấu trúc không - thời gian ở tầm mức không gian không “phẳng” theo không gian 3 chiều của Euclid mà cấu trúc của nó có một độ “cong” nhất định. Chỉ cần 1 vật thể có khối lượng thì không gian quanh nó sẽ bị “bẻ cong”. Theo đó một ngôi sao như Mặt trời hay một hành tinh như Trái Đấ, bản thân sự tồn tại của chúng đã “bẻ cong” không gian xung quanh giống như ta ném một quả banh vào mặt hồ thì mặt nước tại đó “đang phẳng” sẽ “cong xuống” ôm lấy vật thể, đồng thời động năng sẽ lan truyền thành “dạng sóng” từ chỗ quả banh tiếp xúc với mặt hồ ra mặt nước xung quanh. Điều này cũng đúng với mọi vật thể kể cả con người khi bất cứ khi nào ta di chuyển thì không-thời gian bao quanh mỗi chúng ta sẽ bị “uốn cong” vì trọng lượng của chính mình (ở mức độ vô cùng nhỏ không nhận thấy được).

Theo thuyết tương đối rộng, cấu trúc không - thời gian có độ cong nhất định. Trong hình, trọng lực của Trái đất khiến không - thời gian quanh nó uốn cong - Ảnh: Wikipedia

Dựa trên tiên đoán này của Einstein, 3 nhà khoa học đã dùng thiết bị LIGO đo được sóng hấp dẫn khi hai lỗ đen va chạm nhau. Khi “cú tông” xảy ra ngoài không gian, va chạm giữa chúng sẽ phát sinh động năng tạo ra các “sóng” ở dạng bức xạ hấp dẫn tựa như những con sóng lan trên mặt hồ khi ta ném quả banh xuống. Các sóng này trải qua hành trình rất dài từ nơi phát nguyên của vụ va chạm đến Trái đất và được các thiết bị LIGO ghi nhận được.

Công trình của 3 nhà khoa học đã xác thực được sóng hấp dẫn là có thực và cấu trúc không –thời gian có độ “cong” chứ không thẳng như Einstein từng tiên đoán.

Nó cũng mở ra hướng đi cho các nhà khoa học nghiên cứu, đo lường tiếp tục sóng hấp dẫn sóng hấp dẫn phát ra từ sự chuyển động của các sao lùn trắng hay sao neutron.

Khi hai hố đen va vào nhau, va chạm sẽ tạo ra sóng hấp dẫn lan truyền trong môi trường không gian "cong" biểu thị bằng những đợt sóng lan truyền như bỏ quanh vào mặt hồ  - Ảnh: Advanced LIGO