Hé lộ chấn động về sóng hấp dẫn và phòng thí nghiệm LIGO

Sóng hấp dẫn là những dao động trong không thời gian do các vụ nổ vũ trụ siêu mạnh gây ra. Sóng này sẽ bẻ cong và làm cho không thời gian mở rộng thay vì quay lại trạng thái ban đầu. Sự giãn nở này đã được Einstein dự đoán trong thuyết tương đối rộng từ năm 1915.

Khái niệm mới được các nhà nghiên cứu của trung tâm vật lý thiên thể đại học Monash (Úc) công bố trên Physical Review Letters chính là “bộ nhớ mồ côi-orphan memory”. Trong đó, “bộ nhớ” là tín hiệu của sóng hấp dẫn khi không thời gian tiếp tục mở rộng, còn “mồ côi” chỉ rõ việc sóng cha mẹ-nguồn gốc sóng hấp dẫn không thể được phát hiện trực tiếp.

Việc đo lường “bộ nhớ mồ côi” sẽ được thực hiện qua sự hỗ trợ của phòng lab Quan Sát Sóng Hấp Dẫn Giao Thoa Kế Laser (LIGO- Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) có khả năng phát hiện sóng hấp dẫn tần suất cao.

Ảnh: Minh họa của siêu máy tính đang mô phỏng các lỗ đen hợp nhất gửi sóng hấp dẫn ra ngoài (Ảnh: NASA).

Nhóm nghiên cứu cho rằng LIGO sẽ giúp khoa học quan sát “bộ nhớ mồ côi”, từ đó mở rộng nghiên cứu các sóng hấp dẫn trước đây chưa xác định được.

Tác giả chính Lucy McNeill cho biết LIGO chỉ có thể “nghe” được các sóng hấp dẫn ở các tần suất nhất định chứ chưa đủ khả năng “bắt” sóng có tần suất quá cao như sóng đến từ lỗ đen siêu nhỏ (micro black hole) và những nguồn lạ khác.

LIGO cũng chưa có khả năng phát hiện sự co giãn của sóng cha mẹ mà chỉ có thể phát hiện bộ nhớ của sóng nếu nó tồn tại. Đó cũng chính là cách LIGO phát hiện các sóng tần suất cao qua bộ nhớ mà chúng để lại. Điều này rất có ích trong việc giúp các nhà nghiên cứu xác nhận các nguồn sóng hấp dẫn kỳ lạ chưa từng tồn tại.

Để kết luận, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh các phòng thí nghiệm LIGO sẽ hữu ích trong việc giúp chúng ta khám phá các sóng hấp dẫn vũ trụ trước giờ vẫn “vô hình” do công nghệ hạn chế.

Hiểu biết về sóng cha mẹ sẽ “mở đường cho những nghiên cứu vật lý mà công nghệ hiện tại chưa tiếp cận được”, theo các tác giả của nghiên cứu như Lucy, tiến sĩ Paul Latsky và tiến sĩ Eic Thrane, giảng viên trường vật lý và thiên văn Monash.

Sơ đồ các quan sát sóng hấp dẫn trên thế giới hiện nay (màu vàng: đang hoạt động, xanh lá: đang xây dựng, đỏ: đã lên kế hoạch). Hiện có 3 quan sát đang hoạt động là LIGO Livingston, Lousiana và LIGO Hanford, Washington (Mỹ), GEO600 (Học viện vật lý hấp dẫn Max Planck ở Đức)

Giao thoa kế-interfer-ometer là một công cụ nghiên cứu được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Giao thoa kế hoạt động theo cơ chế kết hợp hai hay nhiều nguồn ánh sáng thành một khuôn mẫu giao thoa để đo lường và phân tích chúng.