SOHA NEWS
Sóng hấp dẫn, hoặc gợn sóng trong không gian, loại sóng xuyên qua Trái Đất mọi lúc, mang theo nó đầy bí ẩn về vũ trụ. Tuy vậy cho đến một vài năm trước, chúng ta không thể phát hiện ra những sóng này, và ngay cả bây giờ, chúng ta chỉ có khả năng cơ bản nhất để phát hiện sự kéo dài và co lại của vũ trụ.
Tuy nhiên, một thợ săn sóng hấp dẫn mới đề xuất, sẽ đo lường cách các hạt ánh sáng và trọng lực tương tác, có thể thay đổi điều đó. Trong quá trình đó, nó có thể trả lời những câu hỏi lớn về năng lượng tối và sự giãn nở của vũ trụ.
Cách săn sóng hấp dẫn
Ba máy dò trên Trái đất ngày nay, tất cả cùng được gọi là Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO) và Xử Nữ, hoạt động theo cùng một nguyên tắc: Khi một sóng hấp dẫn di chuyển qua Trái đất, nó kéo dài 1 cách mờ nhạt và ép thời gian.
Bằng cách đo thời gian một ánh sáng laser mất bao lâu để di chuyển trên một khoảng cách dài, các máy dò sẽ chú ý khi kích thước của không gian thời gian đó thay đổi. Nhưng những thay đổi là phút, đòi hỏi thiết bị và phương pháp thống kê cực kỳ nhạy cảm để phát hiện.
Đài quan sát song hấp dẫn LIGO, nguồn: Physicsworld
Trong bài báo mới này, ba nhà nghiên cứu đã đề xuất một phương pháp mới triệt để: săn sóng hấp dẫn bằng cách tìm kiếm hiệu ứng của sự tương tác trực tiếp giữa các hạt hấp dẫn - các hạt lý thuyết mang lực hấp dẫn - và photon, các hạt tạo ra ánh sáng.
Bằng cách nghiên cứu các photon đó sau khi chúng tương tác với hạt hấp dẫn, bạn sẽ có thể tái tạo lại các tính chất của sóng hấp dẫn, theo Subhashish Banerjee, đồng tác giả của bài báo và nhà vật lý mới tại Viện Công nghệ Ấn Độ ở Jodhpur, Ấn Độ. Máy dò như vậy sẽ rẻ hơn nhiều và dễ chế tạo hơn máy dò hiện tại, Banerjee nói.
"Đo photon là thứ mà mọi người biết rất rõ", Banerjee nói với Live Science. "Nó được nghiên cứu rất kỹ, và chắc chắn nó ít thách thức hơn so với kiểu thiết lập LIGO."
Không ai biết chính xác hạt hấp dẫn và photon sẽ tương tác như thế nào, phần lớn là do hạt hấp dẫn vẫn còn nằm trên lý thuyết, Chưa hạt nào bị cô lập. Nhưng các nhà nghiên cứu đằng sau bài báo mới này đã đưa ra một loạt dự đoán lý thuyết: Khi một luồng hạt hấp dẫn chạm vào một luồng photon, những photon đó sẽ phân tán.
Và sự tán xạ đó sẽ tạo ra một mô hình mờ nhạt, có thể dự đoán được - một nhà vật lý mẫu có thể khuếch đại và nghiên cứu bằng cách sử dụng các kỹ thuật được phát triển bởi các nhà vật lý lượng tử nghiên cứu ánh sáng.
Liên kết vật lý của thế giới lượng tử nhỏ bé với vật lý lực hấp dẫn và thuyết tương đối lớn là mục tiêu của các nhà khoa học từ thời Albert Einstein. Nhưng ngay cả khi phương pháp mới được đề xuất để nghiên cứu sóng hấp dẫn vẫn sẽ sử dụng các phương pháp lượng tử.
"Tuy nhiên, đó sẽ là một bước đi theo hướng đó", ông nói thêm.
Tuy nhiên, theo dõi các tương tác trực tiếp của hạt hấp dẫn có thể giải quyết một số bí ẩn sâu sắc khác về vũ trụ, ông nói.
Trong bài báo của họ, các tác giả đã chỉ ra rằng cách tán xạ ánh sáng sẽ phụ thuộc vào tính chất vật lý cụ thể của hạt hấp dẫn. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, hạt hấp dẫn không có khối lượng và di chuyển với tốc độ ánh sáng. Nhưng theo một bộ sưu tập các lý thuyết, cùng được gọi là "trọng lực lớn", hạt hấp dẫn có khối lượng và di chuyển chậm hơn tốc độ ánh sáng.
Những ý tưởng này, một số nhà nghiên cứu nghĩ, có thể giải quyết các vấn đề như năng lượng tối và sự giãn nở của vũ trụ. Phát hiện sóng hấp dẫn bằng cách sử dụng tán xạ photon, Banerjee nói, có thể có tác dụng phụ là nói với các nhà vật lý liệu trọng lực lớn có đúng hay không.
Không ai biết máy dò photon-hạt hấp dẫn loại này nhạy cảm đến mức nào, Banerjee nói. Điều đó sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các đặc tính thiết kế cuối cùng của máy dò và hiện tại, không có thiết bị nào đang được xây dựng. Tuy nhiên, ông nói, ông và hai đồng tác giả của mình hy vọng rằng các nhà thực nghiệm sẽ sớm bắt đầu kết hợp lại với nhau.
Được xuất bản lần đầu trên Live Science, Rafi Letzter
Nguồn: Livescience, Space.com