Thứ năm, 31/3/2016 | 08:27 GMT+7
| 
Thứ năm, 31/3/2016 | 08:27 GMT+7
9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại
Năng lượng tối, phản vật chất hay vũ trụ đa chiều là ba trong số những bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại.
Theo Live Science, "Vật lý không còn gì mới để khám phá nữa. Chỉ còn tìm cách để đo lường chính xác hơn", nhà vật lý người Anh Lord Kelvin đã phát biểu như thế vào năm 1900.
|
|
"Điều này giống như chúng ta theo dõi 'con trai' của vật chất tối - nếu không thể tìm thấy bố hãy đi tìm con trai và chí ít, ta có thể hiệu được một số thuộc tính của bố mình", Chang Jin, chủ nhiệm dự án DAMPE cho biết.
Vệ tinh Ngộ Không dự kiến sẽ quay quanh Trái Đất trong ba năm, nhưng các nhà thiết kế hy vọng có thể sẽ kéo dài thời gian hoạt động lên 5 năm, theo Xinhua.
Chang Jin cho biết thiết bị không gian của Trung Quốc được trang bị bộ dò vật chất tối có phổ quan sát rộng nhất và độ phân giải năng lượng cao nhất thế giới.
"Khám phá vật chất tối có thể cho chúng ta biết rõ hơn về quá khứ và tương lai của các thiên hà và vũ trụ, mang tính cách mạng trong lĩnh vực khoa học vật lý không gian", Chang nói.
Lý thuyết cho rằng vật chất tối không phát ra hay phản chiếu bức xạ điện từ đủ để con người có thể quan sát bằng kính thiên văn hay các thiết bị đo đạc được các nhà khoa học đưa ra, khi không thể giải thích hiện tượng thiếu khối lượng và ánh sáng bị xoán trong các thiên hà khác. Lý thuyết này được đa số cộng đồng vật lý chấp nhận nhưng chưa bao giờ được chứng minh.
Tuy nhiên, ba thập kỷ sau, thuyết tương đối của Einstein đã tạo ra một cuộc cách mạng trong vật lý. Ngày nay, không nhà vật lý nào dám nói rằng kiến thức vật lý về vũ trụ đã gần hoàn chỉnh. Mỗi khám phá vật lý mới dường như mở ra các câu hỏi ngày càng sâu hơn, lớn hơn về vật lý.
 |
Thành phần vật chất cấu tạo vũ trụ. Ảnh: NASA
|
Năng lượng tối
Theo tính toán lý thuyết, chỉ với vật chất thường trong vũ trụ, lực hấp dẫn sẽ hút mọi thứ vào với nhau. Nhưng các quan sát cho thấy vũ trụ đang tiếp tục mở rộng ngày càng nhanh. Không thể giải thích hiện tượng này nếu không có giả thuyết về năng lượng tối, có tác dụng ngược với hấp dẫn, đẩy mọi thứ ra xa nhau.
Dựa theo tốc độ mở rộng vũ trụ quan sát được, các nhà khoa học cho rằng năng lượng tối phải tạo nên khoảng hơn 70% vũ trụ. Tuy nhiên không ai biết tìm ra nó bằng cách nào. Những nhà nghiên cứu giỏi nhất trong những năm gần đây mới chỉ làm hẹp được phạm vi tìm kiếm năng lượng tối. Đây là chủ đề của một nghiên cứu công bố vào tháng 8/2015.
Vật chất tối
Có những bằng chứng rõ ràng cho thấy khoảng 84% vật chất trong vũ trụ không hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng. Vật chất tối, đúng như tên gọi của nó, không thể nhìn thấy trực tiếp, cũng chưa được phát hiện bằng các biện pháp gián tiếp.
 |
Vật chất tối có thể là các sợi dài, tỏa ra từ Trái Đất. Ảnh: NASA/JPL-Caltech
|
Sự tồn tại và các tính chất của vật chất tối chỉ được suy ra từ các hiệu ứng hấp dẫn của nó lên vật chất thông thường, bức xạ và cấu trúc của vũ trụ. Thứ vật chất bí ẩn này được cho là bao phủ bên ngoài Ngân Hà, và được tạo nên bởi các "hạt nặng tương tác yếu" – WIMPs. Trên khắp thế giới có một số nơi đặt máy dò tìm các hạt này nhưng chưa có kết quả. Một nghiên cứu gần đây cho rằng vật chất tối có thể tạo thành các sợi rất dài chạy khắp vũ trụ. Các sợi này cũng có thể tỏa ra từ Trái Đất như các sợi tóc.
Chiều của thời gian
Thời gian đươc cho là luôn chuyển động về phía trước, do một tính chất của vũ trụ có tên là entropy. Nó được định nghĩa là mức độ bất trật tự của vũ trụ, luôn tăng. Khi entropy đã tăng, quá trình không thể đảo ngược.
Đây đơn giản chỉ là vấn đề logic. Luôn có nhiều các hạt sắp xếp bất trật tự hơn là trật tự. Khi có thay đổi, nó có xu hướng rơi vào trạng thái hỗn loạn hơn. Nhưng vấn đề ở đây, là tại sao entropy trong quá khứ lại quá thấp như vậy? Nói cách khác, tại sao ban đầu vũ trụ lại ở trạng thái rất trật tự, khi một lượng năng lượng khổng lồ được nén bên trong một không gian nhỏ hẹp?
 |
Đa vũ trụ quilted multiverse. Ảnh: Shutterstock
|
Các vũ trụ song song
Các dữ liệu thiên văn cho thấy một vũ trụ "phẳng" hơn là cong và vì thế nên nó là vô tận. Nếu đúng như vậy, vùng mà chúng ta nhìn thấy, "vũ trụ của chúng ta" chỉ là một phần nhỏ của một đa vũ trụ quilted multiverse.
Đồng thời, theo cơ học lượng tử, chỉ có một số lượng nhất định các cấu hình hạt khả thi trong mỗi vùng vũ trụ (10 mũ 10 mũ 122 khả năng). Do đó, với một số lượng vô hạn các vũ trụ "con", sự sắp xếp của các hạt phải lặp lại vô số lần. Điều này nghĩa là có vô số các vũ trụ song song. Sẽ có các vũ trụ song song là bản sao giống hệt nhau, các vũ trụ chỉ khác nhau ở 1 vị trí hạt, 2 vị trí hạt… và khác nhau hoàn toàn.
Nếu điều này là đúng, có cách nào để phát hiện ra sự hiện diện của các vũ trụ song song không?
Nguyễn Thành Minh
http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/9-bi-an-lon-nhat-cua-vat-ly-hien-dai-3378600.html
Thứ năm, 31/3/2016 | 08:27 GMT+7
|
Thứ năm, 31/3/2016 | 08:27 GMT+7
9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại
Các phép đo làm sụp đổ hàm sóng lượng tử thế nào?
 |
Vật chất và phản vật chất. Ảnh: ShutterStock
|
Vật chất và phản vật chất
Câu hỏi tại sao lại có quá nhiều vật chất so với các phản vật chất – mang điện tích và spin trái ngược, chính xác phải là tại sao mọi thứ lại tồn tại? Nếu vũ trụ có sự cân bằng đối xứng giữa hai loại, ở thời điểm Big Bang, một lượng bằng nhau của vật chất và phản vật chất phải được sinh ra.
Nhưng nếu điều đó xảy ra, chúng sẽ nhanh chóng triệu tiêu lẫn nhau: proton triệt tiêu phản proton, electron triệt tiêu phản electron (positron)… Cuối cùng, vũ trụ sẽ không có vật chất, chỉ còn lại các photon ánh sáng.
Vì một vài lý do nào đó, có nhiều vật chất không bị triệt tiêu và vũ trụ hình thành như ngày nay. Bí ẩn này vẫn chưa có lời giải. Một thí nghiệm chi tiết nhất vào tháng 8/2015 đã đi tới kết luận vật chất và phản vật chất giống như hình ảnh phản chiếu qua gương của nhau, càng không thể lý giải được tại sao vật chất trong vũ trụ lại phổ biến hơn rất nhiều.
Kết thúc của vũ trụ
Kết thúc của vũ trụ phụ thuộc vào một yếu tố không rõ giá trị: Ω, thước đo mật độ vật chất và năng lượng của cả vũ trụ. Nếu Ω lớn hơn 1, không thời gian sẽ "đóng" giống như bề mặt một quả cầu khổng lồ. Nếu không có năng lượng tối, vũ trụ sẽ ngừng mở rộng, bắt đầu thu nhỏ lại và sụp đổ. Sự kiện này được gọi là "vụ co lớn – Big Crunch", quá trình khởi đầu cho một vụ nổ lớn – Big Bang khác. Nếu vũ trụ là kín nhưng năng lượng tối tồn tại, quả cầu vũ trụ sẽ mở rộng mãi mãi.
 |
Mô phỏng kết thúc của vũ trụ. Ảnh: Shutterstock
|
Ngược lại, nếu Ω nhỏ hơn 1, dạng hình học của không gian sẽ "mở" như bề mặt của một cái yên ngựa. Trong trường hợp này, vũ trụ sẽ kết thúc bằng một "vụ đóng băng lớn – Big Freeze", hậu quả của "vụ xé lớn – Big Rip": đầu tiên, gia tốc vùng ngoài vũ trụ sẽ "xé" các thiên hà và các ngôi sao ra, để lại vật chất lạnh lẽo. Tiếp theo, gia tốc vẫn tiếp tục tăng mạnh tới mức thắng được các lực liên kết giữ các nguyên tử với nhau, tất cả đều bị phân rã.
Nếu Ω bằng 1, vũ trụ sẽ phẳng, mở rộng như một mặt phẳng về mọi hướng. Nếu không có năng lượng tối, nó sẽ mở rộng với tốc độ giảm dần, cuối cùng là dừng lại. Nếu có năng lượng tối, vũ trụ phẳng sẽ mở rộng và cuối cùng trải qua "vụ xé lớn".
Tóm lại, dù có thế nào thì vũ trụ cũng đang chết dần. Đây là kết luận từ tiểu luận của nhà vật lý thiên văn Paul Sutter vào tháng 12/2015.
Cơ học lượng tử là luật trong thế giới kỳ lạ của những electron, photon và các hạt cơ bản khác. Chúng biểu hiện không giống hạt mà giống như sóng tỏa đi khắp nơi.
 |
Các hạt vi mô biểu hiện giống như sóng. Ảnh: John D. Norton
|
Mỗi hạt được đặc trưng bởi một hàm sóng, hay đúng hơn là một phân bố xác suất, cho biết các thông tin về vị trí, vận tốc và các tính chất khác có vẻ như thế nào, nhưng không chính xác là các tính chất đó. Mỗi hạt có một dải giá trị cho các tính chất như vâỵ, cho tới khi tiến hành một phép đo. Khi đó, hàm sóng của hạt sẽ "sụp đổ" để cho một giá trị duy nhất.
Nhưng làm thế nào và tại sao tiến hành đo đạc lại làm hàm sóng sụp đổ, tạo ra một thực tế cụ thể mà ta quan sát? Đây được gọi là vấn đề đo lường, có vẻ huyền bí, nhưng hiểu biết của con người về bản chất của hiện thực có thể là chìa khóa cho câu trả lời.
Thuyết dây có đúng không?
Khi các nhà vật lý cho rằng tất cả các hạt cơ bản thực chất là các vòng một chiều, hoặc "dây", mỗi dây dao động ở một tần số khác nhau, vật lý trở nên dễ hiểu hơn nhiều.
Thuyết dây cho phép giải quyết mâu thuẫn giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối tổng quát, và có thể thống nhất 4 lực cơ bản của tự nhiên (hấp dẫn, điện từ, tương tác mạnh, tương tác yếu) làm một.
Tuy nhiên, vấn đề là thuyết dây chỉ đúng nếu không gian có 10 hoặc 11 chiều: 3 chiều không gian rộng, 6 hoặc 7 chiều không gian hẹp và 1 chiều thời gian. Các chiều không gian hẹp – giống như các dây dao động, có kích thước khoảng một phần tỷ của một phần nghìn tỷ kích thước của một hạt nhân nguyên tử. Không có cách nào phát hiện một thứ nhỏ như vậy nên không thể dùng thực nghiệm để chứng thực hay bác bỏ thuyết dây.
 |
Đa tạp Calabi-Yau trong thuyết dâ. Ảnh: Creative Commons | Lunch
|
Có trật tự trong hỗn loạn không?
Các nhà vật lý không thể giải chính xác hệ phương trình mô tả biểu hiện của các chất lỏng, từ nước tới không khí và cả các chất lỏng, khí khác. Thực tế là không ai biết liệu có nghiệm chung cho cái gọi là các phương trình Navier-Stokes hay không. Nếu có, thì nó có mô tả được biểu hiện của chất lỏng ở bất cứ đâu, hay bao hàm được cả các "điểm kỳ dị" không?
Kết quả là, tính hỗn loạn của tự nhiên chưa được hiểu tường tận. Các nhà toán học và vật lý tự hỏi, thời tiết chỉ là khó nắm bắt hay thực sự không thể nắm bắt, dự đoán? Các nhiễu loạn là vượt qua khả năng mô tả của toán học, hay tất cả sẽ được giải đáp nếu sử dụng đúng phương pháp tính toán?
Nguyễn Thành Minh
- Những thí nghiệm có thể đưa con người lên sao Hỏa (31/3)
- Hành tinh thứ 9 có thể gây ra đại tuyệt chủng trên Trái Đất (31/3)
- Trung Quốc săn tìm 'bóng ma' vũ trụ (28/3)
- Con người có thể định cư trên Mặt Trăng vào năm 2022 (27/3)
- Ý tưởng phóng vệ tinh siêu nhỏ tìm người ngoài hành tinh (23/3)
http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/9-bi-an-lon-nhat-cua-vat-ly-hien-dai-3378600-p2.html
Thứ sáu, 18/12/2015 | 08:57 GMT+7
|
Thứ sáu, 18/12/2015 | 08:57 GMT+7
Trung Quốc phóng vệ tinh Ngộ Không tìm vật chất tối
Vệ tinh Ngộ Không được phóng đi từ trung tâm Tửu Tuyền ở sa mạc Gobi, Nội Mông Cổ hôm qua là vệ tinh đầu tiên trong số 4 vệ tinh Thám hiểm Vật chất tối (DAMPE).
Theo RT, Ngộ Không sẽ theo dõi hướng chuyển động, năng lượng và điện tích của các hạt trong không gian. Các nhà khoa học cho rằng, không gian là môi trường lý tưởng để máy dò phát hiện điều có thể giúp họ khám phá huyền thoại về vật chất tối.
"Đây là một nhiệm vụ đầy tính kích thích. Nếu vật chất tối tự hủy, như một số lý thuyết đưa ra, DAMPE sẽ có cơ hội để phát hiện những sản phẩm phân hủy của vật chất tối", David Spergel, một nhà thiên văn học lý thuyết tại đại học Princeton đánh giá."Điều này giống như chúng ta theo dõi 'con trai' của vật chất tối - nếu không thể tìm thấy bố hãy đi tìm con trai và chí ít, ta có thể hiệu được một số thuộc tính của bố mình", Chang Jin, chủ nhiệm dự án DAMPE cho biết.
Vệ tinh Ngộ Không dự kiến sẽ quay quanh Trái Đất trong ba năm, nhưng các nhà thiết kế hy vọng có thể sẽ kéo dài thời gian hoạt động lên 5 năm, theo Xinhua.
Chang Jin cho biết thiết bị không gian của Trung Quốc được trang bị bộ dò vật chất tối có phổ quan sát rộng nhất và độ phân giải năng lượng cao nhất thế giới.
"Khám phá vật chất tối có thể cho chúng ta biết rõ hơn về quá khứ và tương lai của các thiên hà và vũ trụ, mang tính cách mạng trong lĩnh vực khoa học vật lý không gian", Chang nói.
Lý thuyết cho rằng vật chất tối không phát ra hay phản chiếu bức xạ điện từ đủ để con người có thể quan sát bằng kính thiên văn hay các thiết bị đo đạc được các nhà khoa học đưa ra, khi không thể giải thích hiện tượng thiếu khối lượng và ánh sáng bị xoán trong các thiên hà khác. Lý thuyết này được đa số cộng đồng vật lý chấp nhận nhưng chưa bao giờ được chứng minh.
Hồng Hạnh
- Những thí nghiệm có thể đưa con người lên sao Hỏa (31/3)
- Hành tinh thứ 9 có thể gây ra đại tuyệt chủng trên Trái Đất (31/3)
- 9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại (31/3)
- Trung Quốc săn tìm 'bóng ma' vũ trụ (28/3)
- Con người có thể định cư trên Mặt Trăng vào năm 2022 (27/3)
http://vnexpress.net/tin-tuc/khoa-hoc/trung-quoc-phong-ve-tinh-ngo-khong-tim-vat-chat-toi-3329687.html
Geen opmerkingen:
Een reactie posten