Tư liệu về vũ trụ 10

(Đại Chúng sưu tầm trên NET)

Có thể phát hiện một vũ trụ khác?

Dù chúng ta có thể giải đáp tất cả những câu hỏi liên quan tới bản thân chúng ta cũng như Trái đất hay vũ trụ thì vẫn còn một câu hỏi lớn đang chờ đón loài người. Đó chính là ngoài vũ trụ của chúng ta liệu có còn một vũ trụ nào khác nữa hay không?

Tiếp tục với những tiến triển của các nhà khoa học trong việc giải mã 8 vấn đề hóc búa nhất của lịch sử khoa học loài người.

Có thể vượt qua tốc độ ánh sáng?

Nếu như người ngoài hành tinh thực sự tồn tại thì trong tình hình hiện tại việc liên lạc với họ cũng đang gặp phải muôn vàn khó khăn. Không khả quan nhất chính là vấn đề tốc độ. Những năm gần đây các nhà khoa học đang không ngừng nỗ lực một tốc độ siêu tưởng, vượt qua tốc độ ánh sáng (faster-than-light (FTL). So với FTL thì tốc độ của những con tàu vũ trụ hiện tại quá chậm chạp.

Từ đầu thế kỷ XX, lý luận của nhân loại vẫn bị khống chế bởi giới hạn tốc độ ánh sáng. Nhưng ngay cả khi chúng ta đạt được tốc độ này thì muốn đến được chòm sao Alpha Centauri, chòm sao ở gần chúng ta nhất cũng phải mất 10 năm. Đó là chưa kể đến những giới hạn về năng lượng của những con tàu vũ trụ. Chính vì vậy, một điều chắc chắn là phải vượt qua được tốc độ ánh sáng thì mới có thể thực hiện được những cuộc hành trình này.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã thực hiện rất nhiều những thực nghiệm liên quan. Chẳng hạn như thực nghiệm của Lijun Wang, thuộc đại học Princeton thực hiện năm 2000 và một nhà nghiên cứu người Đức thực hiện vào năm 2007 đã thu được những tiến triển nhất định.

Ban đầu, các nhà khoa học tin rằng, không có bất cứ vật chất hoặc thông tin nào có thể vượt qua được tốc độ ánh sáng, tuy nhiên xung ánh sáng (pulse of light) lại có thể làm được. Trong môi trường chân không, các xung ánh sáng có thể đạt đến tốc độ khó tin ở những vị trí khác nhau. Tuy nhiên, tốc độ này vẫn chưa thể giúp ích gì cho những cuộc hành trình vũ trụ của chúng ta. Thực nghiệm năm 2007 cho đến nay vẫn còn gây nhiều tranh cãi.

Gerald Cleaver, giáo sư vật lý của trường Đại học Baylor cho rằng trong hiện tượng “vướng mắc lượng tử” (Quantum entanglement), tốc độ truyền thông tin dường như nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Trong hai thực nghiệm thực hiện năm 2007 và 2008, tốc độc của “vướng mắc lượng tử” vượt qua tốc độ ánh sáng 10 nghìn lần.

Những thực nghiệm FTL trong tương lai có thể thực hiện trong không gian đa chiều, song cho đến hiện tại chúng ta vẫn chưa thể lý giải triệt để những hiện tượng này. Marc Millis, người phụ trách Chương trình thúc đẩy đột phá vật lý của NASA đang nỗ lực nghiên cứu những cuộc du hành giữa các vì sao. Ông nói: “Chắc chắn vẫn còn những lĩnh vực của vật lý mà chúng ta chưa khám phá hết”. Marc cũng cho rằng, vật chất tối và năng lượng tối có thể là hướng tìm kiếm khả quan trong tương lai.

Con người có thể du hành vượt thời gian?

Việc vượt qua giới hạn tốc độ ánh sáng vẫn chưa thực hiện được thì đương nhiên, cuộc du hành vượt thời gian là điều khó có thể tưởng tượng nổi. Einstein nói với chúng ta rằng, sự chảy trôi của thời gian là tương đối. Cự ly càng cách xa những vật thể lớn (như Trái đất) thì thời gian càng trôi nhanh hơn. Mặc dù sai số rất nhỏ tuy nhiên chúng xác thực là có tồn tại. Vì thế, các vệ tinh trên quỹ đạo cần phải chỉnh lại đồng hồ theo sai số này.

Ngoài ra, hiệu ứng này cũng có thể phát hiện ra ở những độ cao khác nhau. Hai thực nghiệm của Cơ quan Kỹ thuật và Tiêu chuẩn Quốc gia của Mỹ đã chứng minh lý luận này. Do vậy, não bộ của chúng ta sẽ lão hóa nhanh hơn so với tim, dù cho trong cuộc đời mỗi con người, tuổi của não bộ chỉ “già hơn” tuổi của tim khoảng 1/90 tỉ giây.

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, một vật thể càng gần đạt đến tốc độ ánh sáng thì thời gian sẽ càng chậm lại. Do đó, một cỗ máy thời gian có thể đơn giản hóa thành một cỗ máy ly tâm cực lớn. Cỗ máy này có thể giúp một người đạt đến tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, Jeff Tollaksen, giáo sư vật lý, chủ nhiệm Trung tâm nghiên cứu lượng tử thuộc Đại học Chapman cho rằng, phương pháp này có thể khiến người ở trong cỗ máy ly tâm khổng lô này bị cắt làm 4-5 mảnh. Còn Paul Davies, thuộc Đại học Arizona lại cho rằng: “Sẽ có một ngày loài người đạt được những bước tiến lớn”.

Có thể phát hiện một vũ trụ khác?

Dù chúng ta có thể giải đáp tất cả những câu hỏi liên quan tới bản thân chúng ta cũng như Trái đất hay vũ trụ thì vẫn còn một câu hỏi lớn đang chờ đón loài người. Đó chính là ngoài vũ trụ của chúng ta liệu có còn một vũ trụ nào khác nữa hay không?

Có nhà khoa học đã căn cứ trên những đặc trưng của các định luật vật lý đưa ra lý thuyết về vũ trụ đối đẳng. Lý luận về vũ trụ đa nguyên như vậy là kết quả tất yếu của sự phát triển cơ học lượng tử. Các nhà khoa học cho rằng, những vụ trụ khác có thể để lại những dấu vết nào đó trước khi vũ trụ của chúng ta hình thành.

Roger Penrose, thuộc Đại học Oxford và Vahe Gurzadyan, thuộc Học viện Vật lý Yerevan đã phát hiện ra những vòng tròn đồng tâm trong bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Những vòng tròn đồng tâm này có thể là chứng cứ của những vụ nổ hoặc tái sinh nhiều lần của vũ trụ. Tuy nhiên, nhiệt độ ở trung tâm của vòng tròn này thấp hơn nhiệt độ trung bình.

Mặc dù nhiều nhóm nghiên cứu cũng chứng minh kết cấu này, tuy nhiên kết luận của nhóm Penrose về những vòng tròn đồng tâm sinh ra do vũ trụ tái sinh vẫn gây ra tranh luận.

Trong 10 năm vừa qua, còn có một số nhà khoa học học thông qua bức xạ nền vi sóng vũ trụ phát hiện ra những chứng cứ tương tự. Vì thế, họ cho rằng, có thể có những vũ trụ bên ngoài đã va chạm với vũ trụ của chúng ta và để lại những “vết sẹo” đó.

Theo Vietnamnet

---

THÍ NGHIỆM PHÁ VỠ TỐC ĐỘ ÁNH SÁNG

Hoc thuyết tương đối của Einstein sụp đổ?

Khi còn sinh thời, nhà khoa học lỗi lạc Albert Einstein từng tuyên bố không có thứ gì nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu tại Cơ quan nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) đã vừa tìm thấy một loại hạt có tốc độ di chuyển còn vượt mặt cả ánh sáng.

Kết quả nghiên cứu của CERN lập tức gây nên nhiều tranh cãi trong cộng đồng khoa học, bởi nếu chính xác, nó sẽ buộc nhân loại thay đổi toàn bộ tư duy về các định luật cơ bản của tự nhiên, gồm cách thức vũ trụ hoạt động ra sao.

Học thuyết tương đối của Albert Einstein là một trong những nền tảng cơ bản nhất của vật lý hiện đại. Trong đó Einstein khẳng định không có bất kỳ vật chất nào trong vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ của ánh sáng (299.792 km/giây) trong môi trường chân không. Nhưng học thuyết này có thể được chứng minh là sai, nhờ một phát hiện mới đây tại CERN.
Khác biệt nhỏ, ý nghĩa lớn

Máy gia tốc hạt lớn LHC của CERN, phương tiện giúp tìm ra kết quả chấn động kể trên.

Các nhà khoa học đang làm việc tại phòng nghiên cứu vật lý lớn nhất thế giới nói rằng những hạt hạ nguyên tử mang tên neutrino có thể đạt vận tốc lớn hơn ánh sáng. Trong thí nghiệm mang tên OPERA, một luồng hạt neutrino đã được tăng tốc bằng máy gia tốc hạt lớn LHC và bắn từ ngoại ô thành phố Geneva, Thụy Sỹ, tới một máy thu thuộc Phòng nghiên cứu Gran Sasso ở Italia, cách đó hơn 700km.
Kết quả các nentrino này đã tới đích nhanh hơn 60 nano giây so với tốc độ ánh sáng, tức khoảng 300.006 km/giây. Sai số của thí nghiệm này chỉ là 10 nano giây. "Sự khác biệt vô cùng nhỏ, song lại vô cùng quan trọng về mặt lý thuyết"- ông Antonio Ereditato, một nhà vật lý ở Đại học Bern, Thuỵ Sĩ và là phát ngôn viên của OPERA cho biết - "Chúng tôi chưa tìm thấy bất kỳ sai sót nào về mặt thiết bị có thể gây ảnh hưởng tới kết quả đo đạc. Chúng tôi thực sự muốn phát hiện ra lỗi, nhưng không thể".
James Gillies, một phát ngôn viên khác của CERN nói rằng kết quả đã khiến tất cả các nhà khoa học ngạc nhiên và họ đã đề nghị được kiểm tra lại trước khi tuyên bố đây là phát hiện mới. "Cảm giác của hầu hết mọi người là chuyện này không đúng, nó không thể có thực. Các nhà khoa học hiện đang mời cộng đồng vật lý quốc tế xem xét những gì họ làm và nghiên cứu từng chi tiết để kiểm tra độ chính xác" - Gillies nói.
Bởi kết quả quá mức "điên rồ" này, nhóm nghiên cứu đã quyết định công bố toàn bộ dữ liệu họ thu thập được, sau 3 năm đo đạc liên tục, lên Internet để cộng đồng khoa học có thể xác nhận hoặc bác bỏ. Ngoài ra người ta cũng có kế hoạch tổ chức một buổi hội thảo tại CERN để bàn về kết quả.
Không khí nghi ngờ bao trùm
Được biết đây không phải là lần đầu tiên người ta tìm thấy vật chất có khả năng di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Năm 2007, phòng thí nghiệm Fermilab ở Chicago, Mỹ, từng tiến hành hoạt động tương tự mang tên MINOS và kết quả là họ đẩy được các hạt neutrino đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng.
Nhưng tỉ lệ sai sót trong nghiên cứu của thí nghiệm đó lớn hơn so với tỉ lệ sai sót của CERN nên Fermilab đã bác bỏ kết quả. "Hồi năm 2007, chúng tôi đã tiến hành đo đạc thử hạt neutrino và thấy một tốc độ tương tự" - Jenny Thomas, đồng phát ngôn viên chương trình MINOS nói - "Nhưng chúng tôi đã bác bỏ kết quả, một phần lý do cũng vì rất khó có khả năng hạt này đi nhanh hơn vận tốc ánh sáng". Rob Plunkett, phát ngôn viên khác của MINOS nói rằng sai số trong thử nghiệm của họ là 70 nano giây, lớn hơn 7 lần thí nghiệm của CERN.
Các nhà khoa học đã lập tức đánh giá kết quả của CERN là một tin tức chấn động và nhìn chung họ đều nghi ngờ vào tính đáng tin của nó. "Đây là một sự kiện gây sốc" - Stephen Parke, một nhà khoa học hàng đầu ở Fermilab nói - "Nếu anh có những hạt đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng, về nguyên tắc anh có thể đi ngược trở lại thời gian. Và anh có thể trở thành ông của chính mình. Như vậy chuyện này sẽ gây ra rất nhiều vấn đề".
Phản biện

Liệu thuyết tương đối của Einstein có trở thành sai lầm sau phát hiện mới này?

Giáo sư vật lý Dave Goldberg thuộc Đại học Drexel nhận xét: "Về cơ bản, tất cả những điều trong thuyết tương đối của Einstein đều có thể trở thành sai lầm. Nhưng thực sự mà nói, tôi rất nghi ngờ về kết quả thử nghiệm. Tôi tin rằng phần lớn những người trong nghề khác đều có chung quan điểm"
Theo John Ellis, một nhà vật lý lý thuyết ở CERN, thuyết tương đối của Einstein đã đóng vai trò cơ sở cho phần lớn mọi thứ trong vật lý hiện đại. "Thuyết này vẫn hoạt động hoàn hảo cho tới tận nay" - Ellis nói. Ông khuyến cáo các nhà nghiên cứu neutrino cần thận trọng khi kết luận và họ phải giải thích vì sao các kết quả tương tự không được phát hiện trước đây, trong những sự kiện như một sự phát nổ của ngôi sao từng được quan sát hồi năm 1987.
Có chung quan điểm với Ellis, Nicole Bell, một giáo sư vật lý tại Đại học Melbourne, Australia, chỉ ra vụ nổ supernova xảy ra hồi năm 1987 trong dải thiên là Large Magellanic Cloud là chứng cứ quan trọng chống lại kết luận của CERN.
Khi phát nổ, ngôi sao này đồng thời tung ra rất nhiều neutrino và ánh sáng. Các máy dò phân rã phóng xạ Kamioka của Nhật Bản khi đó đã bắt được các hạt neutrino và chúng tới sớm hơn 3 giờ trước khi ánh sáng từ vụ nổ supernova đến trái đất. "Tuy nhiên điều này không có nghĩa là neutrino di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Nó chỉ có nghĩa neutrino đã rời khỏi vụ nổ supernova trước, trong khi ánh sáng bị kẹt lại khá lâu trước khi nó có thể thoát ra" - Bell nói.
Ông cho rằng nếu neutrino từ vụ nổ đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng như thí nghiệm của CERN nói, chúng đã tới Trái đất từ nhiều năm trước, thay vì chỉ vài giờ trước khi ánh sáng xuất hiện. "Nói cách khác, anh có thể xem việc quan sát vụ nổ supernova như một kết quả thí nghiệm độc lập bác lại các đo đạc trong thí nghiệm OPERA" - ông đánh giá.
Mặc dù vẫn còn những nghi ngờ, song các nhà khoa học đều đồng tình rằng nếu kết quả được xác nhận, nó sẽ buộc nhân loại phải tư duy lại hoàn toàn về các định luật cơ bản của tự nhiên.

Khả năng đảo lộn nền tảng vật lý CERN hiện đang trông chờ các nhà khoa học Mỹ và Nhật Bản xác nhận lại kết quả cho họ. Theo Stavros Katsanevas, Phó Giám đốc Viện nghiên cứu Quốc gia về Nguyên tử và Vật lý hạt Pháp, chỉ có Fermilab, với máy gia tốc hạt cỡ lớn của họ, mới đủ sức tiến hành một thí nghiệm tương tự như CERN. Katsanevas cũng nói rằng CERN có thể nhờ Chương trình thử nghiệm T2K ở Nhật Bản, nơi có máy gia tốc hạt đủ mạnh để lặp lại thí nghiệm. Tuy nhiên dù CERN chưa đề nghị thì Fermilab cũng đã rục rịch tự làm thí nghiệm. "Một thí nghiệm như thế này mang tính cách mạng quá hiển hiện nên ai có khả năng đều sẽ muốn lặp lại nó" - Rob Plunkett nói. Ông cho biết các nhà khoa học MINOS có thể thực hiện một thí nghiệm tương tự của riêng họ sớm nhất sau 6 tháng tới. Trong khi đó nhà vật lý neutrino Chang Kee Jung, phát ngôn viên Chương trình thử nghiệm T2K nói rằng kết quả của CERN cũng đang được thử nghiệm ở Nhật Bản.

Theo Tường Linh (TT&VH)