Khám phá mới ngoạn mục về vũ trụ

Các nhà khoa học nói rằng, họ đã có bằng chứng mới đặc biệt ủng hộ lý thuyết Vụ nổ lớn Big Bang về nguồn gốc của vũ trụ. Nếu kết quả nghiên cứu của nhóm BICEP2 được xác nhận, thì một giải Nobel gần như là chắc chắn được trao cho nghiên cứu đáng kinh ngạc này.

Các nhà nghiên cứu tin rằng, họ đã quan sát được dấu hiệu còn sót lại trên bầu trời, qua việc giãn nở siêu nhanh của không gian đã xảy ra trong khoảng một phần nhỏ của giây sau khi vật chất được tạo ra.

Dấu hiệu này có dạng của những vòng xoắn đặc biệt, được quan sát thấy ở những tia sáng nguyên thủy bằng kính thiên văn.

Mặc dù phát hiện này sẽ được xem xét rất kỹ lưỡng, nhưng đã có những thảo luận về một giải Nobel sẽ được trao. “Phát hiện này rất ngoạn mục!” Giáo sư Marc Kamionkowski của ĐH Johns Hopkins phát biểu.

“Tôi đã theo dõi nghiên cứu này. Những lập luận khá thuyết phục và những nhà khoa học tham gia dự án thuộc những người cẩn thận và thận trọng nhất mà tôi biết.” Giáo sư nói với BBC Tin Tức.

Tin này đã được công bố bởi một nhóm nghiên cứu Mỹ đang tham gia dự án BICEP2. Nhóm này đang sử dụng một kính thiên văn được đặt tại Nam Cực, để quan sát chi tiết một khoảng nhỏ của bầu trời.

Mục tiêu của dự án là tìm kiếm dấu hiệu còn sót lại của vũ trụ khi nó giãn nở lạm phát. Sóng hấp dẫn từ sự giãn nở lạm phát của vũ trụ tạo ra kiểu xoắn đặc biệt trong sự phân cực của Bức xạ nền Vũ trụ (CMB)

Lý thuyết mô tả rằng vũ trụ non trẻ đã giãn nở từ kích thước vô cùng nhỏ thành kích thước của một hòn bi. Không gian vẫn tiếp tục giãn nở trong khoảng gần 14 tỷ năm sau đó.

Sự giãn nở vũ trụ lạm phát đầu tiên được đưa ra vào những năm đầu của thập kỷ 80, để giải thích vài vấn đề mà lý thuyết vụ nổ lớn Big Bang gặp phải. Ví dụ như, tại sao không gian xa xôi lại trông có vẻ khá giống nhau theo mọi hướng của bầu trời. Những tranh luận đề nghị rằng sự giãn nở rất nhanh vào thời kỳ đầu hình thành vũ trụ có thể đã làm mờ đi sự khác biệt.

Tuy nhiên, sự giãn nở vũ trụ lạm phát đã tiên đoán một hiện tượng rất đặc biệt - mà có thể liên quan đến sóng năng lượng hấp dẫn, và những gợn sóng trong cấu trúc không gian này sẽ để lại một dấu hiệu trong những tia sáng lâu đời nhất của vũ trụ (CMB).

Nhóm nghiên cứu BICEP2 tuyên bố rằng, họ vừa quan sát thấy dấu hiệu này. Các nhà khoa học gọi đó là sự phân cực dạng B (B-mode polarisation). Đó chính là một kiểu xoắn đặc biệt trong sự phân cực hướng của bức xạ nền vũ trụ. Chỉ duy có sóng hấp dẫn mới truyền qua được vũ trụ ở trạng thái giãn nở lạm phát và có thể tạo ra hiện tượng như vậy. Nó thật sự chính là “bằng chứng kết luận”.

Trong buổi họp báo về kết quả quan sát, trưởng nhóm nghiên cứu BICEP2 Giáo sư John Kovac thuộc Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvad-Smithsonian phát biểu rằng “phát hiện này sẽ một cửa sổ mà chúng tôi tin rằng sẽ là một thời kỳ mới của vật lý - vật lý của những hiện tượng đã xảy ra ở một phần cực kỳ nhỏ của một giây đầu tiên của Vũ trụ.”

“Hoàn toàn kinh ngạc”

Tín hiệu được phát hiện khá mạnh so với những gì mà các nhà khoa học dám hy vọng. Các chuyên gia nói rằng, điều này đơn giản hóa nhiều vấn đề. Nó có nghĩa rằng, những mô hình khác giải thích sự giãn nở lạm phát của vũ trụ sẽ vô lý.

Phát hiện này cũng giới hạn mức năng lượng của vụ nổ ở mức 10.000 tỷ tỷ tỷ electronvolts. Điều này phù hợp với những quan niệm của lý thuyết trường thống nhất, lý thuyết mà các nhà vật lý hạt tin rằng ba trong số bốn lực cơ bản trong tự nhiên có thể được kết hợp làm một.

Tuy nhiên, bằng việc kết hợp sóng hấp dẫn vào giai đoạn mà những hiệu ứng lượng tử chiếm đa số, các nhà khoa học đang củng cố thêm viễn cảnh rằng một ngày nào đó lực hấp dẫn sẽ được hợp nhất vào lý thuyết của mọi thứ (Theory of Everything).

Bản chất gây giật gân của phát hiện này cũng làm cho dữ liệu nghiên cứu của nhóm BICEP2 sẽ bị phản biện một cách nghiêm ngặt.

Một khả năng khác cũng có thể tạo ra hiệu ứng tương tự, ví dụ như là sự tương tác của các tia bức xạ nền vũ trụ với bụi trong thiên hà của cũng ta. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu BICEP2 nói rằng họ đã kiểm tra dữ liệu một cách cẩn thận trong suốt 3 năm qua để loại bỏ khả năng đó.

GS Andrew Jaffe ở Trường CĐ Hoàng gia London (Imperical College London, Anh Quốc) đang làm việc trên với kính thiên văn Polarbear. Giáo sư nói: “Rất nhiều những kính thiên văn là động lực cho phát triển công nghệ. Và những thiết bị quan sát thế hệ sau, ví dụ sau Polarbear, như Spider, ebex hay những thiết bị tương tự, sẽ có nhiều bộ dò tìm hơn nhiều, sẽ tiếp tục theo dõi hiện tượng này và hy vọng rằng sẽ cong cấp thêm nhiều chi tiết hơn.”

Giả sử rằng, kết quả nghiên cứu của nhóm BICEP2 được xác nhận thì một giải Nobel gần như là chắc chắn được trao. Khó đoán ai là người nhận giải lúc này, nhưng những người dẫn đầu dự án BICEP2 và những người đầu tiên xây dựng lý thuyết vũ trụ giãn nở lạm phát sẽ cạnh tranh với nhau.

Một trong những nhà tiên phong, GS Alan Guth ở Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: “Tôi hoàn toàn kinh ngạc. Tôi chưa bao giờ tin khi cũng tôi bắt đầu rằng bất cứ ai sẽ đo được sự không đồng nhất của các tia bức xạ nền vũ trụ, mà chỉ còn lại sự phân cực, hiện tượng mà chúng ta quan sát thấy hôm nay.”

Khoa học gia người Anh – TS Jo Dunkley - người cũng đang tìm kiếm tín hiệu phân cực dạng B (B-mode) sử dụng kính thiên văn không gian Châu Âu Planck, phát biểu: “Tôi không thể nói cho bạn biết khám phá này thú vị như thế nào. Sự giãn nở lạm phát của vũ trụ có vẻ như là một ý tưởng ngớ ngẩn nhưng mọi thứ đều quan trọng, mọi thứ chúng ta thấy ngày nay - thiên hà, ngôi sao, hành tinh – đã được định hình vào khoảng thời gian nhỏ hơn một phần tỷ giây đó. Nếu phát hiện này được xác nhận, nó sẽ cực kỳ to lớn”.

N.H (theo BBC)