Tiếng vọng từ Big Bang

Tham khảo tài liệu tiếng vọng từ big bang, tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tiếng vọng từ Big Bang Ti ng v ng t Big Bang Craig J. Hogan Sóng h p d n mang t i m t phương pháp vô song nghiên c u s l m phátvà nh ng quá trình cơ b n khác c a vũ tr th i r t sơ khai, và có l còn k t n i líthuy t dây v i th gi i th c nghi m… Cái nhìn c a chúng ta v vũ tr mãi mãi thay i. K t khi khoa h c b t u, t t c ki n th c c a chúng ta v cái n m trên, n m dư i, và n m xung quanhchúng ta n t nh ng d ng năng lư ng ã quen thu c t lâu nay: ó là ánh sáng,phát ra b i nh ng i tư ng thiên văn xa xôi; và v t ch t, dư i d ng các h t như tiavũ tr . Nhưng hi n nay chúng ta ang m t v trí nghiên c u vũ tr b ng m t d nghoàn toàn khác c a năng lư ng mà cho t i nay v n chưa phát hi n tr c ti p ư c – ó là các sóng h p d n. Là m t tiên oán ch y u c a thuy t tương i r ng Einstein, các sóng h pd n là nh ng dao ng c a không-th i gian phát sinh b i s gia t c c a t t c cácd ng kh i lư ng và năng lư ng. Nh ng môi trư ng h p d n c c m nh như l enho c sao ôi neutron phát ra các sóng có biên l n nh t, còn t n s sóng phthu c các ngu n ó chuy n ng như th nào. Nh ng chuy n ng quy mô nh ,như chuy n ng c a các l en kh i lư ng c sao, phát ra sóng h p d n t n s cao,còn nh ng i tư ng l n hơn, như các l en siêu tr ng, chuy n ng ch m hơn vàt o ra tín hi u có t n s th p hơn. Truy n qua t t c các lo i v t ch t t c ánhsáng, sóng h p d n l p y toàn b vũ tr và do ó có th mang thông tin t s khaisinh c a chính không-th i gian. Ngu n phát sóng h p d n m nh nh t (màu ) là s h p nh t c a hai l en ( nh: NASA) Trên toàn th gi i, m t vài máy dò sóng h p d n hi n ang thu th p d li u,trong ni m hi v ng r ng chúng s l n u tiên phát hi n ư c nh ng nhi u ngnh xíu này c a không-th i gian. Nh ng giao thoa k kh ng l này – LIGO Mĩ,GEO-600 c, VIRGO Italia và TAMA Nh t B n – u ang t ng phút tìmki m nh ng thay i chi u dài tương i c a hai cánh tay kích c kilomét gây rab i s truy n sóng h p d n. Trong vài năm t i, chúng s có th phát hi n nh ng tínhi u t n s cao (c 100 Hz ho c cao hơn) phát ra b i nh ng v t th h p d n m nhm nh t (xem hình 1). Ti ng v ng t Big Bang | Trang 1/11 Các máy dò sóng h p d n không ch h n ch ch Trái t: m t d án qu ct g i là Laser Interferometer Space Antenna (LISA) hi n nay ang ch qu tàitr có th phóng lên qu o vào kho ng năm 2017. Thoát kh i môi trư ng nào c a hành tinh chúng ta, ba phi thuy n c a LISA s s d ng laser hình thànhm t b ba cánh tay giao thoa k , m i cánh dài 5 tri u kilomét. Do ó s m nh nàys có th phát hi n ư c s nhi u ng trong không-th i gian xu ng t i 1 mHz vàth p hơn n a, thăm dò vùng ph sóng h p d n ư c bi t là ch a m t s lư ng l nvà a d ng ngu n phát. Hình 1. Ph sóng h p d n. Sóng h p d n m ra m t cánh c a m i nhìn vào vũ tr s cho phép chúng ta kh o sát nh ng s ki n mà không có tín hi u i n t nào t n t i. Trong vài năm t i, các giao thoa k m t t GEO- 600, LIGO, VIRGO và TAMA có th phát hi n ư c các sóng h p d n t n s cao phát ra b i nh ng i tư ng thiên văn c c m nh, mang l i khám phá tr c ti p u tiên v nh ng nhi u ngnày trong không-th i gian. V i nh ng cánh tay dài hơn nhi u c a nó, giao thoa k LISA, n u ư c phóng lên, s có th phát hi n các sóng h p d n t n s th p hơn, có kh năng là nh ng sóng ó phát ra b i nh ng bi n i pha trong vũ tr sơ khai. nh ng t n s th p hơn, nh ng thí nghi m khác cũng s tìm ki m các tín hi u nh xíu c a sóng h p d n trong n n vi ba vũ tr ( nh: NASA) Vì sóng h p d n cho phép chúng ta nghiên c u vũ tr v i m t d ng th cm i c a năng lư ng liên quan n t t c m i th , nên các máy dò sóng h p d n cól cũng ưa t i nh ng khám phá hoàn toàn b t ng - gi ng như kính thiên văn vàkính hi n vi ã t ng th c hi n trong th i i c a chúng. Ngoài ra, sóng h p d n cònmang l i m t ghi nh n chi ti t nh ng s ki n x y ra trong giây th nh t, th hai,…c a vũ tr , cho phép chúng ta ch ng các mô hình như mô hình l m phát vũ tr , vành ng cơ s v t lí c c oan và chưa ư c hi u rõ khác c a vũ tr sơ khai. Th t v y,các nhi u ng ma quái này c a không-th i gian ã th c s hư ng vũ tr sơ khaivào phòng thí nghi m ph c t p cho n n v t lí năng lư ng cao, có th giúp gi i quy tbài toán h p d n lư ng t . Ti ng v ng t Big Bang | Trang 2/11Kh o sát vũ tr l m phát S h p d n ã hé m cho chúng ta v m t vũ tr không nhìn th y ư c.Kho ng 70 năm v trư c, Fritz Zwicky ã khám phá ra hi u ng h p d n c a cái màngày nay chúng ta g i là v t ch t t i, khi ông nh n th y t c chuy n ng c anh ng thiên hà nh t nh không th gi i thích ư c b ng lư ng v t ch t nhìn th y.Xác nh b n ch t c a riêng v t ch t t i – ngày nay ư c cho là chúng c u t o nênkho ng 21% c a vũ tr - là m t trong nh ng thách th c l n c a n n v t lí hi n i.Hơn n a, kho ng 10 năm trư c ây, các nhà thiên văn nh n th y th m chí m t ph nl n hơn n a c a vũ tr (ch ng 75%) ư c c u t o t “năng lư ng t i” – m t ch t y h p d n gây ra s giãn n c a vũ tr gia t c. V y li u chúng ta có th b t ud oán cái chúng ta có th tìm th y khi s d ng chính s h p d n kh o sát vũtr ? Hình 2. S ti n hóa c a vũ tr . Vũ tr ã tr i qua nh ng s thay i k ch tính trong l ch s 13,7 t năm c a nó, m c dù hi u bi tc a chúng ta v vũ tr sơ khai v n còn nhi u ch h . N n vi ba vũ tr cho bi t cư ng và s phân c c c a ánh sáng ban sơ khi nó 380.000 năm tu i sau Big Bang, lúc vũ tr tr nên trong su t v i ánh sáng. Do ó chúng ta không th s d ng b c x i n t nghiên c u tr c ti p vũ tr trư cth i i m này, m c dù s l m phát nhi t và s phân c c c a n n vi ba trên quy mô r t l n th ts b o qu n nh ng s ki n s m hơn nhi u x y ra trong s l m phát vũ tr . M t khác, sóng h p d n truy n tr c ti p t i máy ...