Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ xa xăm

Thứ bảy, 13 Tháng ba 2004, 14:00 GMT+7
  • Mo rong tam nhin vao vu tru xa xam
    Koshiba MosaTSshi tại lễ trao giải Nobel 2002
    TTCN - Nghiên cứu sự hình thành, phát triển và cấu tạo của vũ trụ cho đến nay vẫn là vấn đề thời sự trong khoa học. Bởi càng văn minh và phát triển, người ta càng nhận ra rằng có rất nhiều hiện tượng vũ trụ ảnh hưởng sâu xa đến cuộc sống của con người trên Trái đất. Nhiều câu hỏi rất quan trọng về vũ trụ và mối liên quan của chúng với thế giới của chúng ta vẫn chưa có câu trả lời thỏa đáng.

    Những năm gần đây nhiều phát kiến về vũ trụ đã được thực hiện, đem lại những hiểu biết mới về cấu trúc và cội nguồn vũ trụ của chúng ta. Người ta đã quan sát thấy những thiên hà ở cách xa chúng ta hàng triệu năm ánh sáng và gần đây nhất, các nhà vật lý thiên văn đã quan sát thấy cả những hiện tượng kỳ thú trong tự nhiên: một ngôi sao lớn hơn Mặt trời của chúng ta bị một lỗ đen nuốt chửng.

    Đã ra đời những lý thuyết trong đó xem vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong vô vàn vũ trụ khác, rằng có những vũ trụ mà tại đó mọi định luật vật lý ở vũ trụ chúng ta đều không tồn tại và chẳng loại trừ có những vũ trụ hoàn toàn đối xứng với vũ trụ của chúng ta.

    Người ta nói “con mắt của nhân loại đã nhìn xa hơn vào khoảng không bao la của vũ trụ”.
    Những thành tựu to lớn kể trên gắn liền với công lao của ba nhà bác học đã được trao giải Nobel vào năm 2002: Raymond Davis, Koshiba Masatoshi, Riccardo Giacconi.

    Raymond Davis sinh năm 1914 tại Washington DC, là giáo sư Đại học Pennsylvania (Philadenphia, Mỹ) cùng với Koshiba Masatoshi, sinh năm 1926 tại thành phố Toyohashi (Nhật) - giáo sư Đại học Tokyo được chia nửa giải, còn một mình Riccardo Giacconi, sinh năm 1931 tại Genoa (Ý, quốc tịch Mỹ) - chủ tịch Hiệp hội Hợp tác đại học Mỹ, nhận nửa phần còn lại.

    Từ lâu người ta tiên đoán rằng Mặt trời của chúng ta có được nhiệt năng khổng lồ tồn tại hàng tỉ năm bởi vì trên Mặt trời phản ứng tổng hợp hạt nhân nhẹ (như hydro thành heli) luôn luôn xảy ra. Nhưng nếu như vậy thì đồng thời với việc tỏa nhiệt năng, Mặt trời cũng phải phóng thích neutrino, vì đây cũng là một trong những sản phẩm được tạo ra bởi quá trình tổng hợp hạt nhân nhẹ. Các tính toán lý thuyết đã cho thấy rằng số lượng neutrino mặt trời đến Trái đất là rất lớn nhưng việc đo đạc được nó lại rất khó khăn, do neutrino tương tác rất yếu với vật chất. Có thể khi bạn đang ngồi uống cà phê thì cũng là lúc đang có hàng ngàn hạt neutrino mặt trời vẫn xuyên qua người bạn trong mỗi giây. Nhưng đừng ngại, bạn sẽ không hề hấn gì bởi neutrino không tương tác với bất kỳ tế bào nào trong cơ thể bạn.

    Ngay từ năm 1960 Raymond Davis đã tiến hành đo đạc neutrino mặt trời. Để làm việc đó, Davis đã làm một cái thùng chứa đến 615 tấn dung dịch tetrachloro ethylene tinh khiết rồi đem đặt dưới mỏ vàng Homestake tại bang Dakota (Mỹ). Theo tính toán, neutrino sẽ tương tác với hạt nhân chlorine có ở trong thùng để biến hạt nhân này thành hạt nhân argon. Dù xác suất của quá trình trên là rất nhỏ, mỗi tháng khoảng 20 hạt nhân argon vẫn được tạo ra. Trong mấy chục năm đo đạc, đến năm 1994 Davis đã quan sát được trên 2.000 hạt nhân argon được tạo ra trong phản ứng nói trên.

    Thành công này đã chứng tỏ rằng: quả là trên Mặt trời phản ứng tổng hợp hạt nhân nhẹ đang vận hành và việc phóng thích neutrino từ Mặt trời là hiện tượng có thật. Tuy nhiên số lượng neutrino mặt trời ghi nhận được lại ít hơn dự đoán của lý thuyết rất nhiều. Vì vậy, đo đạc của Davis tuy đã giải đáp được câu hỏi vì sao Mặt trời luôn tỏa sáng trong hàng tỉ năm và các ngôi sao xa vời chẳng bao giờ tắt, nhưng nó cũng đặt ra cho các nhà khoa học một bài toán lớn được gọi là bài toán về thiếu hụt neutrino mặt trời.

    Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều lý thuyết mô hình khác nhau để giải thích hiện tượng thiếu hụt neutrino mặt trời kể trên. Trong đó có lý thuyết hợp lý nhất cho rằng sự thiếu hụt của neutrino mặt trời là do trong quá trình đi xuống Trái đất, neutrino đã biến đổi từ dạng này sang dạng khác (ví dụ từ neutrino e thành neutrino m...) được gọi là hiện tượng dao động của neutrino. Song quá trình dao động của neutrino lại chỉ có được khi neutrino có khối lượng. Điều đó mâu thuẫn với các lý thuyết vật lý hiện đại - trong đó neutrino phải là hạt không có khối lượng (khối lượng bằng 0). Neutrino có khối lượng hay không là bài toán lớn trong khoa học tồn tại nhiều năm qua, vì vậy đo đạc khối lượng neutrino mặt trời được cả giới khoa học quan tâm.


    Tại Nhật Bản, năm 1980 Koshiba Masatoshi lãnh đạo một nhóm các nhà khoa học xây dựng một thiết bị đo neutrino được gọi là kamiokande. Thiết bị này được đặt dưới lòng đất trong một hầm mỏ đã khai thác cách Tokyo 240km về phía tây bắc.

    Kamiokande đo khối lượng của neutrino thông qua tương tác của hạt này với phân tử nước. Bằng các đo đạc của mình, nhóm Koshiba Masatoshi đã chứng tỏ được rằng khối lượng neutrino cho dù rất nhỏ nhưng khác 0 - nghĩa là hạt neutrino có khối lượng. Đây là một kết quả quan trọng đối với vật lý hiện đại. Cũng vào tháng 8-1987 nhóm Koshiba đã lần đầu tiên trên thế giới ghi nhận được chùm neutrino phóng thích từ một vụ nổ siêu sao (supernova) trong thiên hà, mở ra khả năng dùng thiết bị đo neutrino để nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở những khoảng cách cực lớn.

    Giải Nobel của Koshiba là giải Nobel thứ ba trong lộ trình kế hoạch phấn đấu của người Nhật là có được 30 giải Nobel trong 50 năm kể từ năm 2000. Chính vì thế khi nhận được giải thưởng Nobel, Koshiba đã nói: “Tôi mơ ước có một sinh viên nào đó của tôi rồi sẽ cũng nhận được giải Nobel”. Cần nói thêm là vào dịp nhật thực toàn phần ở Việt Nam năm 1995, các nhà vật lý năng lượng cao của TP.HCM cũng đã cùng các đồng nghiệp quốc tế đo đạc neutrino mặt trời. Kết quả này được ghi nhận như một trong những công trình đầu tiên về neutrino mặt trời và đã được Koshiba trích dẫn khi công bố kết quả của mình.

    Người nhận nửa giải Nobel còn lại là Riccardo Giacconi, người đã làm việc trong lĩnh vực thiên văn tia X từ năm 1950.

    Trước đó, công cụ chủ yếu của các nhà thiên văn khi nghiên cứu vũ trụ là các kính thiên văn quang học, tử ngoại hoặc sóng vô tuyến. Riccardo Giacconi đã là người đầu tiên đưa ra phương pháp tia X thiên văn. Nhờ phương pháp này, tầm quan sát vũ trụ được mở rộng hơn. Về phương pháp thiên văn tia X và công lao của Riccardo Giacconi, giáo sư Martin Ward ( Đại học Leicester, Anh) đã nhận định: Riccardo Giacconi đã có công rất lớn trong lĩnh vực mà ông đã làm trong hơn nửa thế kỷ qua.

    Như ta biết khi đi vào lớp khí quyển bao bọc quanh trái đất, tia X bị hấp thụ bởi các phân tử không khí. Riccardo Giacconi đã có công nghĩ ra một giải pháp mới để quan sát tia X vũ trụ bằng các tên lửa. Mục đích ban đầu của Giacconi là quan sát tia X phóng ra từ mặt trời, mặt trăng có thể là nguồn phóng ra tia X. Nhưng thực nghiệm lại cho ông một kết quả ngoài dự đoán còn quan trọng hơn nhiều, đó là quan sát thấy tia X phóng ra từ chòm sao Scorpiot.

    Công lao của ba nhà vật lý làm việc trong lĩnh vực vật lý thên văn năng lượng cao được nhận giải thưởng Nobel năm 2002 là ở chỗ họ đã mở rộng tầm nhìn của nhân loại vào vũ trụ xa xăm. và tiếp đó đã đặt ra cho khoa học những câu hỏi mới đầy hấp dẫn.

    TS NGUYỄN MỘNG GIAO

    Việt Báo
    Ý kiến bạn đọc

    Viết phản hồi

    Chủ đề liên quan: Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ xa xăm

    Nhận xét tin Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ xa xăm

    Bạn có thể gửi nhận xét, góp ý hay liên hệ về bài viết Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ xa xăm bằng cách gửi thư điện tử tới vietbao.vn. Xin bao gồm tên bài viết Mo rong tam nhin vao vu tru xa xam ở dạng tiếng Việt không dấu. Hoặc Mở rộng tầm nhìn vào vũ trụ xa xăm ở dạng có dấu. Bài viết trong chuyên đề Tin Khoa Học của chuyên mục Khoa Học.

    Bài viết mới:

    Các bài viết khác:

       TIẾP THEO >>
    VIỆT BÁO - KHOA HỌC - TIN KHOA HỌC