Phan Minh Chánh | Tin tức | Thiên văn học | Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn
 Thứ bảy, ngày 25 tháng 11 năm 2017   TIN MỚI: 
 

Tin tức » Thiên văn học 25.11.2017 21:51
 
Di chuyển nút trượt để tăng cỡ chữ
Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn
[ 16.02.2016 22:33 | 14428 lần đọc ]

Xem hình
Từ thời cổ đại, Aristoteles tin rằng một vật thể rơi xuống trái đất bởi nó chuyển động hướng về điểm tự nhiên của nó.

Trọng lực vô hình và chỉ có thể cảm nhận. Nó dường như trải rộng trong không gian và gây ra tác động trong một khoảng cách mà không kèm theo bất cứ cơ chế rõ ràng nào.

Theo các nhà vật lý, 4 lực cơ bản trong vũ trụ là trọng lực (hay còn gọi là lực hấp dẫn), lực điện từ, lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu. Lực hấp dẫn yếu nhất nhưng tạo nên vũ trụ. Trong hệ mặt trời, nó điều chỉnh các hành tinh và vệ tinh chuyển động. Trên trái đất, nó khiến trái táo rơi xuống đất từ trên cây. Con người cũng có thể cảm nhận lực hấp dẫn qua bộ xương.

Những phát hiện đầu tiên về trọng lực

Aristoteles, một nhà khoa học thời Hy Lạp cổ đại, là một trong những người đầu tiên tin vào sự tồn tại của trọng lực. Theo The Washington Post, ông tin rằng một vật thể rơi xuống trái đất bởi nó chuyển động hướng về địa điểm tự nhiên của nó.

Trong những năm cuối thế kỷ 16 và đầu thế kỷ 17, Galileo Galilei, một nhà khoa học người Italy, cho rằng hai vật khác nhau về khối lượng sẽ rơi với cùng vận tốc. Một người viết tiểu sử cho hay, Galileo chứng minh giả thuyết của ông bằng cách thả hai quả bóng với khối lượng khác nhau từ trên tháp nghiêng Pisa. Tuy nhiên, đó có thể là câu chuyện giả. (Năm 1971, phi hành gia David Scott thực hiện thí nghiệm trên mặt trăng. Ông thả một chiếc lông và một cái búa cùng một lúc.)

Galileo cũng phát hiện ra rằng các vật thể luôn rơi với gia tốc không đổi và theo một đường cong hình parabol.

"Phát hiện ra mọi vật chuyển động theo đường cong hình parabol là một trong những khám phá tuyệt vời nhất của giới khoa học", Lee Smolin, một nhà vật lý, viết trong cuốn sách mang tựa đề Time Reborn.

Sau đó, Isaac Newton, một nhà khoa học người Anh, phát triển một quy luật phổ quát của lực hấp dẫn. Ông tính toán rằng lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với tích của hai khối lượng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách hai vật. Quy luật này đúng với cả môi trường trên trái đất cũng như trong không gian. Nó giải thích nhiều hiện tượng tự nhiên như thuỷ triều hay sự chuyển động của các hành tinh quanh mặt trời. Đây là một quy luật cơ bản của tự nhiên, đúng với mọi nơi trong vũ trụ.

Tuy nhiên, ngay cả Newton cũng thừa nhận rằng ông không hiểu bản chất của trọng lực. Ông có thể mô tả lực hấp dẫn về mặt toán học nhưng không biết quá trình tác động của nó.

Albert Einstein và thuyết tương đối

Đầu thế kỷ 20, Albert Einstein đã đưa ra một lời giải thích. Và nó thực sự là một điều bất ngờ. Đầu tiên, ông chỉ rõ gia tốc và trọng lực có bản chất giống nhau. Ông đưa ra thuyết tương đối, mô tả lực hấp dẫn là hệ quả của sự uốn cong “không thời gian”, kết cấu của vũ trụ. Các vật thể chuyển động sẽ di chuyển qua không gian và thời gian trên quãng đường mà lực cản đạt mức tối thiểu. Một hành tinh quay quanh một ngôi sao không phải vì một số loại kết nối vô hình mà bởi không gian bị bẻ cong xung quanh ngôi sao đó.

Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn
Dù phỏng đoán về sóng hấp dẫn, Einstein cũng không dám chắc về nó. Ảnh: AP

“Theo Einstein, lực hấp dẫn là sự uốn cong của không gian và thời gian”, Brian Greene viết trong cuốn sách The Elegant Universe.

Bên cạnh đó, nhà vật lý John Wheeler đã tóm tắt lý thuyết hình học về lực hấp dẫn của Einstein bằng một câu nói: “Không thời gian nói cho vật chất cách di chuyển, vật chất nói cho không thời gian cách để cong”.

Nhiều nhà khoa học đã thử nghiệm và kiểm tra học thuyết của Einstein nhiều lần. Người nổi tiếng nhất trong số đó là Arthur Eddington, nhà thiên văn học người Anh. Ông quan sát hiện tượng nhật thực diễn ra vào tháng 5/1919 và kết luận rằng ánh sáng từ những ngôi sao đi qua gần mặt trời thực sự đã uốn cong đúng như học thuyết. Kết luận của Eddington khiến cả thế giới công nhận Einstein là hiện thân hoàn hảo nhất của thiên tài khoa học.

Một trong những dự đoán của Einstein là sự tồn tại của sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong kết cấu không thời gian. Sóng hấp dẫn là thứ mà các nhà khoa học cố gắng nghiên cứu trong những thập niên tiếp theo nhưng không tìm ra kết quả.

Thiết bị dò sóng hấp dẫn và phát hiện của LIGO

Trong những năm 60, nhà vật lý Joseph Weber của trường Đại học Maryland xây dựng thiết bị dò sóng hấp dẫn. Weber tuyên bố ông đã thành công. Tuy nhiên, các phát hiện của Weber chỉ là sản phẩm của hành vi giả mạo dữ liệu.

Để tìm sóng hấp dẫn, Kip Thorne, học trò của Weber và là một nhà vật lý nổi tiếng tại Viện Công Nghệ California, cùng những nhà khoa học khác thuyết phục Tổ chức Khoa học Quốc gia Mỹ tài trợ thành lập LIGO.

Từ lúc ra đời, LIGO nhận nhiều lời dèm pha bởi các hoạt động tốn kém và có thể không mang lại kết quả. Nếu sóng hấp dẫn tồn tại, các nhà khoa học cũng không dễ phát hiện. Chúng không giống các rung động xảy ra khi một xe tải chạy ngang qua. Trong lý thuyết, sóng hấp dẫn co bóp hoặc mở rộng không gian bằng một lượng vô cùng nhỏ. Ví dụ như gợn sóng từ hai lỗ đen sáp nhập với quy mô tầm một triệu km khi đến trái đất chỉ còn kích cỡ một nguyên tử.

Sóng hấp dẫn xuyên qua mọi thứ và các thiết bị không thể bắt trực tiếp nó. Vì vậy, hai cơ sở của LIGO sử dụng một chùm laser và cố gắng tìm quỹ đạo của sóng.

Hôm 11/2, các nhà khoa học tuyên bố họ phát hiện sóng hấp dẫn sau khi quan sát quá trình hai hố đen, cách trái đất khoảng một tỷ năm ánh sáng, hoà lại thành một. Sau cuộc họp báo, Thorne đã vinh danh người thầy qua đời năm 2000. Anh nói rằng Weber thực sự là người sáng lập ra lĩnh vực này, chỉ là ông đã đi trước thời đại.

"Chúng ta đã phải chờ thêm 40 năm. Weber là người duy nhất ở thời đại đó nghĩ rằng con người có thể tìm ra sóng hấp dẫn", Thorne nói.

Sóng hấp dẫn là "âm thanh" của vũ trụ

Thiên văn học luôn là một môn khoa học được xây dựng xung quanh ánh sáng. Khi các nhà thiên văn nói về quan sát trong quang học, hồng ngoại, sóng âm thanh, tia gamma hoặc tia X, họ đang nói về các bước sóng khác nhau của ánh sáng. Mỗi loại trong số chúng tạo ra hình ảnh trực quan riêng của vũ trụ.

Tuy nhiên, sóng hấp dẫn đại diện cho một hình thức mới. Nó cung cấp cho chúng ta một cách nhìn khác về vũ trụ - hay dùng một cách ẩn dụ hay hơn là nghe về vũ trụ. Các nhà vật lý nói rằng phát hiện này như thêm âm thanh vào hình ảnh mà chúng ta có thể đã thấy. Bộ phim vũ trụ luôn luôn ngoạn mục nhưng nó sẽ tuyệt vời hơn nếu có âm thanh..

Sóng hấp dẫn dễ hiểu hơn qua lý giải của các nhà khoa học

Khi con thuyền lớn nhấp nhô trên biển, các vật thể nhỏ hơn ở quanh nó cũng dập dềnh theo dòng nước. Vũ trụ và các thực thể cũng tác động lẫn nhau qua sóng hấp dẫn với cơ chế đó.

Ngày 11/2, một nhóm các nhà vật lý của Trạm quan sát Sóng hấp dẫn bằng tia laser giao thoa (LIGO) ở Washington và Louisiana (Mỹ) công bố đã phát hiện được sóng hấp dẫn từ vụ "đụng độ" của hai lỗ đen cách chúng ta khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng.

Sóng hấp dẫn là hệ quả của lý thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Vì vậy, phát hiện là minh chứng rõ ràng cho sự đúng đắn của lý thuyết Einstein. Nhà khoa học từng tiên đoán về sóng hấp dẫn thuyết tương đối phổ quát của ông cách đây một thế kỷ. Theo giả thuyết này, không gian và thời gian quyện lại với nhau thành một thể là “không gian thời gian” (spacetime), tạo ra chiều thứ tư trong vũ trụ, bên cạnh khái niệm không gian 3 chiều chúng ta có trước kia.

Guardian đã phỏng vấn một số nhà khoa học Mỹ để đưa ra định nghĩa đơn giản và dễ hiểu nhất về sóng hấp dẫn.

Sóng hấp dẫn dễ hiểu hơn qua lý giải của các nhà khoa học

Mô phỏng sóng hấp dẫn được tạo ra từ hai ngôi sao lùn trắng trong nghiên cứu năm 2012. Ảnh: NASA

Daniel Holz, chuyên gia vật lý Đại học Chicago, Mỹ

Khi thả một món đồ chơi, lực hấp dẫn tương tác và kéo vật thể rơi xuống nền nhà. Chúng ta không thể nhìn thấy hay cảm nhận được lực này, nhưng nó vẫn luôn tồn tại. Trong vũ trụ xa xôi, các hố đen có lực hấp dẫn lớn hơn nhiều so với của Trái Đất. Lực hấp dẫn này mạnh đến mức thậm chí ánh sáng, như ánh sáng từ đèn pin, cũng có thể bị hút vào và không thể thoát ra ngoài.

Những hố đen này di chuyển rất nhiều trong không gian. Khi va chạm nhau, chúng tạo ra các sóng lớn, hay sự lan truyền nhiễu loạn khi có sự cố vũ trụ.

Albert Einstein từng tiên đoán về sóng hấp dẫn thuyết tương đối phổ quát của ông cách đây một thế kỷ. Nhưng chúng ta không hề biết cho đến khi có thể chế tạo một chiếc máy dò, giống như một chiếc tai lớn, để có thể "nghe" được nó. 

Vicky Kalogera, giáo sư vật lý và thiên văn Đại học Northwestern, Mỹ

Hãy tưởng tượng khi chúng ta chơi trò chơi quay, nắm tay nhau và quay vòng. Nếu kéo nhau trong khi đang quay, chúng ta có thể va chạm vào nhau và bị ngã. 

Các ngôi sao giống như những quả bóng bay xung quanh trong vũ trụ và khi già đi, chúng trở thành hố đen. Nhưng thậm chí khi già đi, chúng cũng có thể quay và va chạm vào nhau. Nếu điều đó xảy ra, nó sẽ giống như khi chúng ta nhảy vào hồ nước, khiến mặt hồ bắn nước tung toé và tạo gợn sóng lan ra khắp mặt hồ.

Sóng hấp dẫn dễ hiểu hơn qua lý giải của các nhà khoa học

Sóng hấp dẫn chạy qua một vật thể sẽ làm thay đổi hình dạng, kéo dài và ép nó theo hướng sóng đang di chuyển, và để lại dấu vết rất nhỏ. 

 Ảnh:astronomy.com

Fulvio Melia, giáo sư vật lý, toán học và thiên văn Đại học Arizona, Mỹ

Khi một con thuyền lớn nhấp nhô trên mặt biển, các vật thể nhỏ hơn nổi xung quanh nó, như phao cứu hộ hay chai nước, cũng sẽ dập dềnh theo dòng nước. 

Không gian giống như đại dương và tất cả các hành tinh, ngôi sao, thiên hà cũng tương tự những chiếc thuyền, vật thể trên bề mặt nó. Thậm chí dù chúng ta không thể cảm nhận được, vẫn có sóng trong không gian khiến Trái Đất chuyển động nhẹ. Những sóng này do lực hấp dẫn gây ra. 

Nếu coi lực hấp dẫn như nam châm và mọi thứ trong không gian đều có lực hấp dẫn, thì vật thể càng lớn, nam châm hút càng mạnh. Mặt trời đủ lớn để hút trái đất, trái đất hút mặt trăng và nhờ lực hấp dẫn, chúng hút nhau. Khác với việc con người muốn ôm và gần gũi nhau, chúng tạo ra sóng để thay thế. 

Việc đo đạc những sóng này không hề dễ dàng, cho đến khi các nhà khoa học phát hiện các sóng mạnh nhất sản sinh từ những xáo động mạnh nhất trong vũ trụ (khi hai lỗ đen va chạm), các ngôi sao khổng lồ phát nổ hoặc sự ra đời của vũ trụ cách đây khoảng 13,8 tỷ năm.

Brian Lantz, chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Stanford, Mỹ

Nếu bạn đặt hai quả bóng bowling nặng trên một tấm bạt lò xo, tấm bạt lò xo sẽ uốn cong xuống, quả bóng bắt đầu lăn, di chuyển về phía nhau và có xu thế rơi về phía trung tâm. Những quả bóng nặng kéo căng tấm bạt lò xo và trong không gian, hố đen kéo căng vũ trụ theo cách tương tự. 

Tương tự khi những quả bóng va chạm và tạo ra một vụ nổ lớn, phát hiện về sóng hấp dẫn mở ra những chân trời mới cho thiên văn học. Nó cho phép việc đo đạc các ngôi sao, thiên hà và các hố đen từ rất xa dựa trên bức sóng mà chúng tạo ra.

 



PMC
(Theo http://vietnamforce.com/hanh-trinh-tim-ra-song-hap-dan/)


Tin liên quan:
Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2 [13.02.2015 03:19 | 21962 lần đọc]
Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời [12.02.2015 03:15 | 20091 lần đọc]
Những điều thú vị về Trái Đất [18.01.2015 13:19 | 22302 lần đọc]
Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ? [11.02.2014 21:39 | 27971 lần đọc]
Vũ trụ hoạt động thế nào ? [04.05.2013 04:05 | 42406 lần đọc]
Không gian vũ trụ là gì? [04.05.2013 04:00 | 41327 lần đọc]


Những bản tin khác:
 Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2 [13.02.2015 03:19 | 21962 lần đọc]
 Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời [12.02.2015 03:15 | 20091 lần đọc]
 Những điều thú vị về Trái Đất [18.01.2015 13:19 | 22302 lần đọc]
 Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ? [11.02.2014 21:39 | 27971 lần đọc]
 Vũ trụ hoạt động thế nào ? [04.05.2013 04:05 | 42406 lần đọc]
 Không gian vũ trụ là gì? [04.05.2013 04:00 | 41327 lần đọc]
 Sao Hỏa [27.03.2013 04:25 | 38234 lần đọc]
 Mặt Trời [27.03.2013 04:19 | 36154 lần đọc]
 Vũ trụ đơn hay là đa vũ trụ [25.03.2013 23:18 | 26477 lần đọc]
 Phim Tìm hiểu về Vũ trụ [25.03.2013 22:21 | 26543 lần đọc]
 Mặt Trăng có khi nào tròn không? [29.01.2013 03:31 | 21612 lần đọc]



Gửi tin
Lên đầu trang
DANH MỤC  

Chuyên đề
Tư liệu

Danh nhân
VL lý thú

Ebook
Web hay

Giáo trình
Luyện thi

Video
Mô phỏng

PPT
Đề thi

CNTT
Chuyện vui

Du lịch
Ẩm thực
Tài liệu 

Mở tất cà | Đóng tất cả
Physics formulas 
Tin liên quan 
Khoa học vũ trụ: Hành tinh nghiêng xoay quanh các ngôi sao nhỏ khó có thể tồn tại sự sống Khoa học vũ trụ: Hành tinh nghiêng xoay quanh các ngôi sao nhỏ khó có thể tồn tại sự sống

Có rất nhiều đặc điểm có thể làm cho một hành tinh khó tồn tại được sự sống, một nghiên cứu mới gần đây cho thấy rằng: "Đối với một số hành tinh, quỹ đạo nghiêng có thể là một trong những yếu tố đó".
Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn

Từ thời cổ đại, Aristoteles tin rằng một vật thể rơi xuống trái đất bởi nó chuyển động hướng về điểm tự nhiên của nó.
Sóng hấp dẫn - phát hiện thế kỷ của nhân loại Sóng hấp dẫn - phát hiện thế kỷ của nhân loại

Vào sáng ngày 12/2/2016 (giờ Việt Nam), các nhà khoa học đã chính thức xác nhận tìm ra sóng hấp dẫn - được đánh giá là phát hiện thế kỷ của ngành vật lý thiên văn.
So sánh lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời So sánh lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời

Hiểu được những con số này cho phép chúng ta chuẩn bị kỹ càng cho những chuyến du hành vũ trụ, đặc biệt là sứ mệnh đi vào không gian sâu và đổ bộ hành tinh.
Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2 Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2

Mặc dù ngành khoa học vũ trụ đã có nhiều bước tiến mới, cùng với sự hỗ trợ của công nghệ tiên tiến nhưng vẫn còn đó những điều bí ẩn mà chúng ta chưa thể lý giải được. Không phải đâu xa mà ngay trong hệ Mặt Trời của chúng ta cũng vẫn có rất nhiều điều bí ẩn.
Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời

Mặc dù ngành khoa học vũ trụ đã có nhiều bước tiến mới, cùng với sự hỗ trợ của công nghệ tiên tiến nhưng vẫn còn đó những điều bí ẩn mà chúng ta chưa thể lý giải được.
Những điều thú vị về Trái Đất Những điều thú vị về Trái Đất

Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời, đồng thời cũng là hành tinh lớn nhất trong các hành tinh đất đá của hệ Mặt Trời xét về bán kính, khối lượng và mật độ vật chất. Trái Đất còn được biết tên với các tên "thế giới", "hành tinh xanh"[c] hay "Địa Cầu", là nhà của hàng triệu loài sinh vật,[10] trong đó có con người và cho đến nay đây là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến là có sự sống. Hành tinh này được hình thành cách đây 4,55 tỷ năm[11][12][13][14] và sự sống xuất hiện trên bề mặt của nó khoảng 1 tỷ năm trước.
Các nhà khoa học tìm ra tuổi thật của Mặt trăng Các nhà khoa học tìm ra tuổi thật của Mặt trăng

Các nhà khoa học dựa vào các đo đạc phần bên trong Trái đất xác định tuổi thực của Mặt trăng là 4,51 tỉ năm.
Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ? Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ?

Quay ngược thời gian lại 13,7 tỷ năm trước đây, khi tất cả vũ trụ chưa được hình thành và chỉ tồn tại như một điểm kỳ dị và bắt đầu với vụ nổ Big Bang. Big Bang là lý thuyết được nhiều nhà thiên văn học tin tưởng là nguyên nhân hình thành vũ trụ. Tuy nhiên nếu lý thuyết đó là thật, thì có những gì tồn tại ngay trước khi vụ nổ xảy ra, nguyên nhân của vụ nổ là gì? Một câu hỏi đã khiến không ít các nhà thiên văn học phải đau đầu.
Vũ trụ không có chân không mà nhung nhúc bọt lượng tử Vũ trụ không có chân không mà nhung nhúc bọt lượng tử

Theo một số nhà khoa học, không có cái đại loại như không gian trống rỗng. Thay vậy, cái chúng ta có được gọi là “bọt lượng tử”. Chúng ta không thể nhìn thấy, nhưng chúng ta có thể cảm nhận nó.

 Giải Nobel Vật Lý 2017 được trao cho việc dò tìm sóng hấp dẫn  Những đoạn clip hay hỗ trợ giảng dạy bộ môn Vật lý tham khảo  LP_TestDesign - Chương trình sọan thảo, trộn đề trắc nghiệm.  Khoa học vũ trụ: Hành tinh nghiêng xoay quanh các ngôi sao nhỏ khó có thể tồn tại sự sống  10 loại chất liệu "thần kỳ" thách thức mọi định luật vật lý  Giải Nobel Vật Lý 2016 được trao cho 3 nhà khoa học phát hiện ra "đặc tính kỳ lạ" của vật chất rắn  Con người có thể du hành ngược thời gian ?  Con người có thể du hành ngược thời gian ?  Einstein: "Logic sẽ đưa chúng ta từ điểm A đến điểm B. Trí tưởng tượng sẽ đưa chúng ta tới mọi nơi"  Hành trình tìm ra sóng hấp dẫn  Sóng hấp dẫn - phát hiện thế kỷ của nhân loại  Lời giải thích mới cho việc thời gian không quay ngược lại  So sánh lực hấp dẫn của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời  Những lầm tưởng khoa học "chuẩn" nhưng cần phải "chỉnh"  Qtespro - Phần mềm luyện thi trắc nghiệm vậy lý  Định nghĩa chính xác về ánh sáng  Khám phá các dao động neutrino giành Giải Nobel Vật lí 2015  Làm thế nào xe đạp có thể đứng thẳng mà không bị ngã?  Đố bạn làm được: kéo rời 2 cuốn sách đan xen nhau  Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?  Khoa học lý giải sự ảnh hưởng của hiện tượng Nguyệt thực đến con người  Tia Gamma (Ɣ)- Khám phá nguồn gốc của Tia Gamma  Nhà ảo thuật vật lý  Chụp được hình ảnh đầu tiên trong lịch sử tính chất lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng  MindMup và Creately - Công cụ vẽ sơ đồ tư duy trực tuyến  Chuyện gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đi xuyên qua tâm Trái đất?  Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời-P2  Những bí ẩn của Hệ Mặt Trời  Andre-Marie Ampere - Nhà phát minh ra điện từ trường  Phần mềm luyện thi Vật Lý chất lượng cao Fomica 
Website thiết kế trên hệ thống NukeViet 2.0 - Phát triển từ Mã nguồn PHP-NUKE
Lưu hành theo giấy phép của GNU/GPL
---»«---
Thiết lập và quản trị : Phan Minh Chánh
THPT Chơn Thành - Bình Phước - ĐT : 0908742177 - Email : minhchanh@vtic.vn
---»«---
Lên đầu trang