Các gợn sóng trên bề mặt vũ trụ có thể tiết lộ thời điểm khởi nguyên của vũ trụ
Các nhà khoa học đã tiến tới khám phá về cách sử dụng những gợn sóng trong không thời gian – sóng hấp dẫn – để truy ngược trở lại về thời điểm bắt đầu của tất cả mọi thứ mà chúng ta từng biết. Các nhà nghiên cứu cho biết họ có thể hiểu sâu sắc hơn về trạng thái này của vũ trụ ngay sau Big Bang bằng việc học hỏi cách những gợn sóng trong bề mặt vũ trụ xuyên qua các hành tinh và khí giữa các thiên hà.
“Chúng ta không thể nhìn trực tiếp vào vũ trụ sớm nhưng chúng ta có thể nhìn một cách gián tiếp vào sóng hấp dẫn từ thời điểm đó ảnh hưởng đến vật chất và bức xạ mà chúng ta có thể quan sát ngày nay”, Deepen Garg, tác giả đầu của bài báo mô tả các kết quả trên tạp chí Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 1. Garg là nghiên cứu sinh của Chương trình Vật lý Plasma Princeton, một chương trình của Bộ Năng lượng Mỹ đặt tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL).
Garg và người hướng dẫn mình là giáo sư Ilya Dodin, người làm việc tại ĐH Princeton và PPPL, đã áp dụng kỹ thuật từ nghiên cứu của mình về năng lượng nhiệt hạch, quá trình tạo năng lượng từ mặt trời và các ngôi sao mà các nhà khoa học đang phát triển để tạo ra năng lượng cho trái đất mà không phát thải khí nhà kính hay các chất thải phóng xạ tồn tại hàng trăm năm. Các nhà nghiên cứu về nhiệt hạch tính toán cách các sóng điện từ chuyển thành plasma, “nồi súp” của các điện tích và hạt nhân nguyên tử cung cấp nhiên liệu cho các cơ sở nghiên cứu nhiệt hạch mà người ta vẫn gọi là các tokamak và các stellarator.
Nghiên cứu chỉ ra là quá trình này tương tự với chuyển động của các sóng hấp dẫn xuyên qua vật chất. “Về cơ bản chúng tôi đặt thiết bị tạo sóng plasma vận hành theo bài toán của sóng hấp dẫn”, Garg nói.
Sóng hấp dẫn được nhà vật lý Albert Einstein dự đoán vào năm 1916 như một hệ quả của Thuyết tương đối. Nguyên nhân gây ra nó là sự dịch chuyển làm nhiễu loạn không thời gian của các vật thể vô cùng đậm đặc. Chúng di chuyển với tốc độ của ánh sáng và dò được lần đầu tiên vào năm 2015 bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế (LIGO) với các máy dò đặt tại Washington và Louisiana.
Garg và Dodin đã tạo ra các công thức cho phép sóng hấp dẫn về lý thuyết có thể tiết lộ những đặc tính còn ẩn về các thiên thể, như các ngôi sao cách xa nhau hàng năm ánh sáng. Khi các sóng chuyển động xuyên qua vật chất, chúng tạo ra ánh sáng mang những đặc tính phụ thuộc vào mật độ của vật chất.
Một nhà vật lý có thể phân tích ánh sáng và khám phá ra những đặc tính của một ngôi sao cách xa hàng triệu năm ánh sáng. Kỹ thuật này có thể dẫn đến những khám phá về va chạm của các sao neutron và các lỗ đen, các tàn tích siêu đậm đặc của các ngôi sao chết. Chúng thậm chí còn có tiềm năng tiết lộ thông tin về những điều xảy ra trong Big Bang và những khoảng khắc khởi nguyên của vũ trụ chúng ta.
Nghiên cứu bắt đầu mà không có gợi ý nào về tầm quan trọng của kết quả sẽ đạt được. “Tôi chỉ nghĩ điều này chỉ có thể là một dự án nhỏ khoảng sáu tháng, đủ cho một nghiên cứu sinh tham gia giải quyết một cách đơn giản”, Dodin nói. “Nhưng khi chúng tôi bắt đầu đào sâu vào chủ đề này, chúng tôi mới thực sự nhận ra là còn rất ít hiểu biết về nó và chúng tôi có thể làm được một công trình lý thuyết cơ bản ở đó”.
Các nhà khoa học giờ đây lên kế hoạch để sử dụng kỹ thuật này phân tích dữ liệu trong tương lai gần. “Chúng tôi có một số công thức nhưng để có được những kết quả có ý nghĩa thì cần phải tiếp tục nghiên cứu nhiều hơn nữa”, Garg nói.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2023-01-ripples-fabric-universe-reveal.html
https://ec.europa.eu/research-and-innovation/en/horizon-magazine/gravitational-waves-helping-expose-black-holes-dark-matter-and-theoretical-particles
————————————————
1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2022/08/017
