Chu Anh Duy
(boytotbung)
Điều hành viên
Ngày 30.4.2001 và 2.5.2001, tờ The Chicago Tribune đã loan tải một thông tin khoa học quan trọng vào bậc nhất của vật lý và vũ trụ học: Trong hội nghị của Hội Vật lý Mỹ vừa được tổ chức tại Washington, các nhà thiên văn thuộc Đại học Chicago đã công bố những bằng chứng thiên văn xác nhận sự tồn tại của những bức xạ phát ra từ sự dãn nở đột ngột của vũ trụ ngay sau vụ nổ lớn, đúng như lý thuyết Big Bang đã dự đoán.
Kính viễn vọng Hubble
trong không gian,
một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ
cho các lý thuyết vũ trụ học.
Lý thuyết Big Bang với biến thể của nó là lý thuyết dãn nở nhanh (inflation), do Alan Guth thuộc Viện Công nghệ Massachusetts MIT sáng tạo năm 1980, cho rằng 15 tỉ năm trước đây vũ trụ của chúng ta là một điểm vật chất vô cùng nhỏ với mật độ tập trung vật chất vô cùng lớn. Ngay sau vụ nổ lớn (big bang), điểm vật chất ấy dãn nở với tốc độ nhanh khủng khiếp. Sự dãn nở nhanh diễn ra trong một khoảnh khắc cực kỳ ngắn ngủi và sản ra một loại sóng đặc biệt. Vì thế, việc kiểm chứng sự tồn tại của các sóng phát ra từ sự dãn nở nhanh trở thành bài toán thực nghiệm quan trọng nhất của vật lý và vũ trụ học cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 nhằm kiểm chứng lý thuyết Big Bang.
Năm ngoái, một nhóm nhà thiên văn của Đại học Chicago do John Carlstrom dẫn đầu đã đi về Châu Nam Cực (Antartica) để thực hiện một chương trình quan sát thiên văn tốn kém tới 3 triệu dollards. Khí hậu khô và loãng tại Nam Cực cho phép các nhà nghiên cứu có thể chụp được những bức ảnh chi tiết của bức xạ nền (background radiation) mờ nhạt đến từ mọi phía trên bầu trời mà các nhà khoa học tin rằng trong đó sẽ chứa đựng những di ảnh yếu ớt của Big Bang. Nhờ kính viễn vọng DASI (Degree Angular Scale Interferometer) cho phép phát hiện những biến thiên nhiệt độ rất nhỏ trên bức xạ nền, nhóm của Carlstrom cuối cùng đã chụp được những bức ảnh chớp nhoáng cho thấy trên bức xạ nền có những dấu vết gợn lăn tăn-những sóng đặc biệt có dạng một chóp nhọn lớn được kèm theo bởi hai chóp nhọn nhỏ, đúng như dạng sóng đặc biệt mà lý thuyết Big Bang đã dự đoán. Trong cuộc chạy đua với Đại học Chicago, tuy về đích muộn hơn nhưng các nhà thiên văn thuộc Viện Công nghệ California và Đại học Caltech cũng đi đến kết quả tương tự một cách hoàn toàn độc lập.
Michael Tumer, người đã từng nổi tiếng với lý thuyết hình thành các thiên hà dựa trên lý thuyết dãn nở nhanh, kêu lên "Kết quả thật tuyệt vời!", và nhấn mạnh ý nghĩa của lý thuyết dãn nở nhanh mà thí nghiệm đã xác nhận: "Không có dãn nở nhanh thì không có chúng ta, bởi vì nó giải thích tại sao từ những hạt cơ bản có thể hình thành nên mọi cấu trúc trong vũ trụ. Không có nó (dãn nở nhanh) thì vũ trụ sẽ bị vặn vẹo, có lẽ sẽ bị lấp đầy bởi hốc đen và dãn nở theo mọi hướng". Hơn thế nữa, thí nghiệm này còn mở ra một "thế kỷ vàng của vũ trụ học" (Golden Age of Cosmology) như Tumer mô tả, bởi lẽ nó đồng thời xác nhận và hỗ trợ một loạt nhận định khoa học quan trọng khác:
1- Vật chất thông thường chiếm tỉ lệ 5% trong vũ trụ. Phần còn lại bao gồm vật chất tối hoặc "năng lượng tối"-những dạng vật chất mà khoa học chưa hề biết.
2- Vũ trụ không những dãn nở mà còn dãn nở với tốc độ ngày càng nhanh hơn (gia tốc).
3- Có thể tồn tại của một loại lực mới mà khoa học chưa biết, ẩn giấu trong khu vực vật chất tối và là nguyên nhân của hiện tượng vũ trụ dãn nở với gia tốc.
Kính viễn vọng Hubble
trong không gian,
một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ
cho các lý thuyết vũ trụ học.
Lý thuyết Big Bang với biến thể của nó là lý thuyết dãn nở nhanh (inflation), do Alan Guth thuộc Viện Công nghệ Massachusetts MIT sáng tạo năm 1980, cho rằng 15 tỉ năm trước đây vũ trụ của chúng ta là một điểm vật chất vô cùng nhỏ với mật độ tập trung vật chất vô cùng lớn. Ngay sau vụ nổ lớn (big bang), điểm vật chất ấy dãn nở với tốc độ nhanh khủng khiếp. Sự dãn nở nhanh diễn ra trong một khoảnh khắc cực kỳ ngắn ngủi và sản ra một loại sóng đặc biệt. Vì thế, việc kiểm chứng sự tồn tại của các sóng phát ra từ sự dãn nở nhanh trở thành bài toán thực nghiệm quan trọng nhất của vật lý và vũ trụ học cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21 nhằm kiểm chứng lý thuyết Big Bang.
Năm ngoái, một nhóm nhà thiên văn của Đại học Chicago do John Carlstrom dẫn đầu đã đi về Châu Nam Cực (Antartica) để thực hiện một chương trình quan sát thiên văn tốn kém tới 3 triệu dollards. Khí hậu khô và loãng tại Nam Cực cho phép các nhà nghiên cứu có thể chụp được những bức ảnh chi tiết của bức xạ nền (background radiation) mờ nhạt đến từ mọi phía trên bầu trời mà các nhà khoa học tin rằng trong đó sẽ chứa đựng những di ảnh yếu ớt của Big Bang. Nhờ kính viễn vọng DASI (Degree Angular Scale Interferometer) cho phép phát hiện những biến thiên nhiệt độ rất nhỏ trên bức xạ nền, nhóm của Carlstrom cuối cùng đã chụp được những bức ảnh chớp nhoáng cho thấy trên bức xạ nền có những dấu vết gợn lăn tăn-những sóng đặc biệt có dạng một chóp nhọn lớn được kèm theo bởi hai chóp nhọn nhỏ, đúng như dạng sóng đặc biệt mà lý thuyết Big Bang đã dự đoán. Trong cuộc chạy đua với Đại học Chicago, tuy về đích muộn hơn nhưng các nhà thiên văn thuộc Viện Công nghệ California và Đại học Caltech cũng đi đến kết quả tương tự một cách hoàn toàn độc lập.
Michael Tumer, người đã từng nổi tiếng với lý thuyết hình thành các thiên hà dựa trên lý thuyết dãn nở nhanh, kêu lên "Kết quả thật tuyệt vời!", và nhấn mạnh ý nghĩa của lý thuyết dãn nở nhanh mà thí nghiệm đã xác nhận: "Không có dãn nở nhanh thì không có chúng ta, bởi vì nó giải thích tại sao từ những hạt cơ bản có thể hình thành nên mọi cấu trúc trong vũ trụ. Không có nó (dãn nở nhanh) thì vũ trụ sẽ bị vặn vẹo, có lẽ sẽ bị lấp đầy bởi hốc đen và dãn nở theo mọi hướng". Hơn thế nữa, thí nghiệm này còn mở ra một "thế kỷ vàng của vũ trụ học" (Golden Age of Cosmology) như Tumer mô tả, bởi lẽ nó đồng thời xác nhận và hỗ trợ một loạt nhận định khoa học quan trọng khác:
1- Vật chất thông thường chiếm tỉ lệ 5% trong vũ trụ. Phần còn lại bao gồm vật chất tối hoặc "năng lượng tối"-những dạng vật chất mà khoa học chưa hề biết.
2- Vũ trụ không những dãn nở mà còn dãn nở với tốc độ ngày càng nhanh hơn (gia tốc).
3- Có thể tồn tại của một loại lực mới mà khoa học chưa biết, ẩn giấu trong khu vực vật chất tối và là nguyên nhân của hiện tượng vũ trụ dãn nở với gia tốc.