(ĐC sưu tầm trên NET)

Hoc thuyết tương đối của Einstein sụp đổ?

Thứ Bảy, ngày 24/9/2011 - 14:14

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)