Người ta phát hiện ra rằng, vũ trụ đã giãn nở bùng phát trong một thời điểm cực ngắn sau vụ nổ lớn Big Bang (cỡ 10^-30 sec đầu tiên). Sau đó, nó giãn nở chậm dần trong khoảng 7 tỷ năm, rồi lại giãn nở nhanh dần. Lý do cho việc giãn nở chậm dần là tương đối dễ hiểu, các phần tử vật chất hút lẫn nhau thông qua tương tác hấp dẫn và làm chậm quá trình này. Tuy nhiên, sau 7 tỷ năm, vũ trụ lại bắt đầu giãn nở nhanh dần. Hiện còn chưa thống nhất về nguyên nhân của việc giãn nở nhanh dần này, song nhiều người cho rằng đó là do tác động của năng lượng tối. Nếu như không có vật chất tối làm chậm quá trình này lại, vũ trụ sẽ còn giãn nở nhanh hơn.
Vậy thì, vật chất tối và năng lượng tối là gì ?
Rất buồn phải nói rằng chúng ta chưa có hiểu biết gì mấy về hai thứ này. Khi đo đạc các thiên hà (galaxy) ở xa, người ta nhận thấy phải có một lực hấp dẫn kéo chúng lại với nhau. Nếu căn cứ vào số lượng và khối lượng các sao quan sát được, thì lực hấp dẫn không thể đủ để tác động như vậy. Từ đó hình thành giả thiết về vật chất tối, mà tác động duy nhất của nó là tạo ra lực hút. Các vật chất tối này không tương tác với 3 lực còn lại kia, mà chỉ tương tác hấp dẫn với các hệ sao và thiên hà trong tầm ảnh hưởng của nó.
Năng lượng tối, như tác giả có lần nói, còn khó hiểu hơn. Chúng không có bất kỳ tương tác nào với một trong số 4 lực trên, nhưng chúng lại đang thúc đẩy nhanh quá trình giãn nở. Trong khoảng 7 tỷ năm trở lại đây, năng lượng tối đã đẩy nhanh và tăng tốc quá trình giãn nở, cho dù vật chất tối đang kiềm chề lại. Theo quy đổi tương đương khối năng theo phương trình E=mc^2, thì khoảng 70% vũ trụ là năng lượng tối, 25% là vật chất tối, còn lại chỉ có 5% là vật chất sáng, tạo nên các vật thể như ta nhìn thấy: con người, xe cộ, trái đất, mặt trăng, mặt trời, các vì sao và các thiên hà. Như vậy năng lượng tối đang vận hành theo cách thức ngược hẳn lại với vật chất thông thường, điều làm cho các nhà vật lý hết sức khó hiểu.
Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu ở CERN công bố kết quả một phép đo, theo đó vận tốc của neutrino lớn hơn vận tốc ánh sáng khoảng 25 phần triệu. Cần biết là các phép đo lường thời gian và khoảng cách có thể được thực hiện với sai số cực nhỏ, cỡ từ 1 phần tỷ đến dưới 1 phần triệu, thì một sai khác lên tới 25 phần triệu là một con số khổng lồ. Việc phát hiện vật thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng làm cho thuyết tương đối của Einstein lung lay “tương đối” nhiều. Tất nhiên kết quả đo này còn phải được kiểm chứng bởi các chuyên gia và các phương tiện độc lập, song hệ quả của nó thì hết sức nghiêm trọng vì nó lật đổ một trong hai tiên đề của thuyết tương đối. Như các bạn có thể còn nhớ, Einstein xây dựng thuyết này dựa trên hai tiên đề (a) vận tốc ánh sáng là không đổi cho mọi hệ quy chiếu tuyến tính và (b) không thể phân biệt khối lượng quán tính và khối lượng hấp dẫn.
Như vậy, có thể tạm nói là chúng ta chưa biết gì về 95% của vũ trụ. Và chúng ta đứng trước nguy cơ một trong hai cột trụ của vật lý hiện đại (thuyết tương đối và thuyết lượng tử) sắp sửa lăn quay ra. Nhìn lại lịch sử, cơ học Newton bị lật nhào chỉ từ một thí nghiệm tưởng chừng vô hại của Michelson, nhằm tìm ra gió ê-te. Thí nghiệm CERN và giải Nobel vật lý 2011 có thể mở màn cho một cuộc đổi ngôi ngoạn mục hơn, khi mà Einstein phải nhường bước cho một lý thuyết mới.
No comments:
Post a Comment