Khánh Phạm
Moderator
Trong lĩnh vực vật lý, thuyết tương đối của Einstein chắc chắn là một thành tựu mang tính thời đại, không chỉ định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về không-thời gian mà còn đặt nền móng cho sự phát triển của vật lý hiện đại. Tuy nhiên, tiến bộ khoa học không bao giờ dừng lại, và những khám phá và lý thuyết mới tiếp tục thách thức những ý tưởng cũ.
Theo truyền thông Trung Quốc, gần đây, nhóm nghiên cứu khoa học của Trường Vật lý thuộc Đại học Nam Kinh đã đưa ra một tin tức thú vị - họ đã phát hiện ra "phép chiếu" graviton lần đầu tiên, có thể lật đổ sự hiểu biết truyền thống của chúng ta về lực hấp dẫn, và thậm chí có thể vượt qua thuyết tương đối rộng của Einstein, trở thành một bước đột phá sử thi khác trong lịch sử khoa học!
Trước khi giới thiệu khám phá quan trọng này, chúng ta hãy cùng nhìn lại lý thuyết hấp dẫn của Einstein. Albert Einstein, một trong những nhà vật lý nổi bật nhất của thế kỷ 20, đã tiết lộ sâu sắc bản chất của lực hấp dẫn thông qua lý thuyết tương đối rộng của ông, nghĩa là độ cong của không-thời gian do vật chất và năng lượng gây ra.
Trong khuôn khổ lý thuyết này, ông đã đề xuất nguyên lý tương đương khối lượng-năng lượng (E = mc²) và giải thích mối tương quan giữa vật chất và hình học không-thời gian, sự tồn tại của vật chất và năng lượng dẫn đến sự bẻ cong cấu trúc không-thời gian, và hiện tượng cong không-thời gian này là nguồn hấp dẫn cơ bản.
Những lý thuyết này đã thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của vật lý, nhưng cũng có một số bí ẩn và hạn chế chưa được giải đáp, chẳng hạn như vấn đề vật chất tối và năng lượng tối. Trong lĩnh vực cơ học lượng tử, hành vi của các hạt siêu nhỏ thể hiện các định luật rất khác với vật lý cổ điển, buộc các nhà vật lý phải tìm ra một khung lý thuyết có thể mô tả thế giới vĩ mô và vi mô một cách thống nhất.
Trong hệ thống lý thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn được hiểu là hiệu ứng cong của vật chất và năng lượng đối với hình học của không-thời gian, và khái niệm này thay thế quan điểm ban đầu về lực quá xa trong cơ học Newton.
Lý thuyết này giải thích thành công một loạt các hiện tượng khó giải thích bằng cơ học cổ điển, chẳng hạn như tuế sai cận nhật của Sao Thủy và độ lệch ánh sáng, và đặt nền tảng lý thuyết cho các hiện tượng vật lý thiên văn cực đoan như lỗ đen và sự giãn nở vũ trụ.
Mặc dù thuyết tương đối rộng của Einstein đã có những thành tựu đáng kể trong việc giải thích nhiều hiện tượng vũ trụ, nhưng nó vẫn phải đối mặt với một số bí ẩn chưa được giải đáp. Nổi bật nhất trong số này là thuyết tương đối rộng không có khả năng tích hợp lực hấp dẫn với ba lực cơ bản khác - điện từ, yếu và mạnh - vào cùng một hệ thống lý thuyết.
Sự thiếu thống nhất này dẫn đến sự thiếu hiểu biết tổng thể của chúng ta về vũ trụ. Ngoài ra, khi nói đến quy mô vi mô, các dự đoán của thuyết tương đối rộng mâu thuẫn với kết quả thực nghiệm của cơ học lượng tử, điều này càng làm nổi bật nhu cầu cấp thiết về các lý thuyết mới.
Những thách thức này đã khơi dậy niềm đam mê khám phá giữa các nhà khoa học, những người cam kết phát triển các khung lý thuyết mới có thể thống nhất mô tả về tất cả các tương tác cơ bản và do đó làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Mới đây, theo trang CGTN của Trung Quốc, một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học Trung Quốc dẫn đầu lần đầu tiên quan sát thấy "hình chiếu" của graviton trong các thí nghiệm, một khám phá cung cấp bằng chứng thực nghiệm trực tiếp cho sự tồn tại của graviton. Trong vật lý, Graviton là một hạt cơ bản giả thuyết có vai trò là hạt trao đổi của lực hấp dẫn trong khuôn khổ lý thuyết trường lượng tử. Nếu nó tồn tại, Graviton dự kiến sẽ không có khối lượng hoặc rất nhỏ và phải có spin là 2.
Du Lingjie, trưởng nhóm nghiên cứu và là giáo sư tại Trường Vật lý, Đại học Nam Kinh, cho biết những phát hiện này đánh dấu sự chứng minh thực nghiệm đầu tiên về khái niệm graviton, được thừa nhận bởi các công trình tiên phong về lực hấp dẫn lượng tử kể từ những năm 1930, trong một hệ vật chất ngưng tụ ở tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc.
Graviton là một hạt cơ bản chưa được khám phá và nổi tiếng trong lĩnh vực hấp dẫn lượng tử. Du cho biết, sự tồn tại của graviton có thể lấp đầy những khoảng trống quan trọng giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng của Einstein, đóng góp quan trọng cho vật lý hiện đại và việc nghiên cứu các hạt giống graviton như CGM có thể giúp kiểm tra vật lý graviton.
Du nói thêm rằng nghiên cứu này dựa trên các lý thuyết cho thấy sự tồn tại của các dạng graviton dưới các trạng thái Hall lượng tử phân đoạn trong vật chất ngưng tụ, mang các tính chất tương tự như graviton.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu chương trình thử nghiệm cách đây 5 năm, sau đó dành hơn 3 năm để thiết kế và lắp ráp thiết bị thí nghiệm chuyên dụng để nghiên cứu ở nhiệt độ cực thấp và từ trường mạnh. Du và nhóm nghiên cứu mong đợi những khám phá tiếp theo về vật lý lượng tử với thiết bị thí nghiệm.
Tầm quan trọng của khám phá này không chỉ tiết lộ cơ chế hấp dẫn vi mô cho chúng ta, mà còn mở ra cánh cửa đến thế giới hấp dẫn lượng tử. Hơn nữa, khám phá này thách thức thuyết tương đối rộng của Einstein và đề xuất một quan điểm hoàn toàn mới: lực hấp dẫn có thể không chỉ là kết quả của độ cong của không-thời gian, mà là sự tham gia của một hạt rắn, graviton.
Nếu lý thuyết này được xác nhận và phát triển hơn nữa, nó sẽ cung cấp cho chúng ta một cách suy nghĩ và phương pháp hoàn toàn mới để hiểu cấu trúc cơ bản và sự tiến hóa của vũ trụ.
Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí khoa hoa học quốc tế Nature hồi tháng Ba. Đây có lẽ mới chỉ là bước khởi đầu, vẫn còn chặng đường dài phía trước. Nếu điều này được cộng đồng khoa học quốc tế công nhận thì phát hiện này thậm chí xứng đáng đoạt giải Nobel.
Theo truyền thông Trung Quốc, gần đây, nhóm nghiên cứu khoa học của Trường Vật lý thuộc Đại học Nam Kinh đã đưa ra một tin tức thú vị - họ đã phát hiện ra "phép chiếu" graviton lần đầu tiên, có thể lật đổ sự hiểu biết truyền thống của chúng ta về lực hấp dẫn, và thậm chí có thể vượt qua thuyết tương đối rộng của Einstein, trở thành một bước đột phá sử thi khác trong lịch sử khoa học!
Trước khi giới thiệu khám phá quan trọng này, chúng ta hãy cùng nhìn lại lý thuyết hấp dẫn của Einstein. Albert Einstein, một trong những nhà vật lý nổi bật nhất của thế kỷ 20, đã tiết lộ sâu sắc bản chất của lực hấp dẫn thông qua lý thuyết tương đối rộng của ông, nghĩa là độ cong của không-thời gian do vật chất và năng lượng gây ra.
Trong khuôn khổ lý thuyết này, ông đã đề xuất nguyên lý tương đương khối lượng-năng lượng (E = mc²) và giải thích mối tương quan giữa vật chất và hình học không-thời gian, sự tồn tại của vật chất và năng lượng dẫn đến sự bẻ cong cấu trúc không-thời gian, và hiện tượng cong không-thời gian này là nguồn hấp dẫn cơ bản.
Những lý thuyết này đã thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của vật lý, nhưng cũng có một số bí ẩn và hạn chế chưa được giải đáp, chẳng hạn như vấn đề vật chất tối và năng lượng tối. Trong lĩnh vực cơ học lượng tử, hành vi của các hạt siêu nhỏ thể hiện các định luật rất khác với vật lý cổ điển, buộc các nhà vật lý phải tìm ra một khung lý thuyết có thể mô tả thế giới vĩ mô và vi mô một cách thống nhất.
Trong hệ thống lý thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn được hiểu là hiệu ứng cong của vật chất và năng lượng đối với hình học của không-thời gian, và khái niệm này thay thế quan điểm ban đầu về lực quá xa trong cơ học Newton.
Mặc dù thuyết tương đối rộng của Einstein đã có những thành tựu đáng kể trong việc giải thích nhiều hiện tượng vũ trụ, nhưng nó vẫn phải đối mặt với một số bí ẩn chưa được giải đáp. Nổi bật nhất trong số này là thuyết tương đối rộng không có khả năng tích hợp lực hấp dẫn với ba lực cơ bản khác - điện từ, yếu và mạnh - vào cùng một hệ thống lý thuyết.
Những thách thức này đã khơi dậy niềm đam mê khám phá giữa các nhà khoa học, những người cam kết phát triển các khung lý thuyết mới có thể thống nhất mô tả về tất cả các tương tác cơ bản và do đó làm sâu sắc thêm sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Mới đây, theo trang CGTN của Trung Quốc, một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học Trung Quốc dẫn đầu lần đầu tiên quan sát thấy "hình chiếu" của graviton trong các thí nghiệm, một khám phá cung cấp bằng chứng thực nghiệm trực tiếp cho sự tồn tại của graviton. Trong vật lý, Graviton là một hạt cơ bản giả thuyết có vai trò là hạt trao đổi của lực hấp dẫn trong khuôn khổ lý thuyết trường lượng tử. Nếu nó tồn tại, Graviton dự kiến sẽ không có khối lượng hoặc rất nhỏ và phải có spin là 2.
Du Lingjie, trưởng nhóm nghiên cứu và là giáo sư tại Trường Vật lý, Đại học Nam Kinh, cho biết những phát hiện này đánh dấu sự chứng minh thực nghiệm đầu tiên về khái niệm graviton, được thừa nhận bởi các công trình tiên phong về lực hấp dẫn lượng tử kể từ những năm 1930, trong một hệ vật chất ngưng tụ ở tỉnh Giang Tô phía đông Trung Quốc.
Graviton là một hạt cơ bản chưa được khám phá và nổi tiếng trong lĩnh vực hấp dẫn lượng tử. Du cho biết, sự tồn tại của graviton có thể lấp đầy những khoảng trống quan trọng giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng của Einstein, đóng góp quan trọng cho vật lý hiện đại và việc nghiên cứu các hạt giống graviton như CGM có thể giúp kiểm tra vật lý graviton.
Du nói thêm rằng nghiên cứu này dựa trên các lý thuyết cho thấy sự tồn tại của các dạng graviton dưới các trạng thái Hall lượng tử phân đoạn trong vật chất ngưng tụ, mang các tính chất tương tự như graviton.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu chương trình thử nghiệm cách đây 5 năm, sau đó dành hơn 3 năm để thiết kế và lắp ráp thiết bị thí nghiệm chuyên dụng để nghiên cứu ở nhiệt độ cực thấp và từ trường mạnh. Du và nhóm nghiên cứu mong đợi những khám phá tiếp theo về vật lý lượng tử với thiết bị thí nghiệm.
Tầm quan trọng của khám phá này không chỉ tiết lộ cơ chế hấp dẫn vi mô cho chúng ta, mà còn mở ra cánh cửa đến thế giới hấp dẫn lượng tử. Hơn nữa, khám phá này thách thức thuyết tương đối rộng của Einstein và đề xuất một quan điểm hoàn toàn mới: lực hấp dẫn có thể không chỉ là kết quả của độ cong của không-thời gian, mà là sự tham gia của một hạt rắn, graviton.
Nếu lý thuyết này được xác nhận và phát triển hơn nữa, nó sẽ cung cấp cho chúng ta một cách suy nghĩ và phương pháp hoàn toàn mới để hiểu cấu trúc cơ bản và sự tiến hóa của vũ trụ.
Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí khoa hoa học quốc tế Nature hồi tháng Ba. Đây có lẽ mới chỉ là bước khởi đầu, vẫn còn chặng đường dài phía trước. Nếu điều này được cộng đồng khoa học quốc tế công nhận thì phát hiện này thậm chí xứng đáng đoạt giải Nobel.
