Einstein có thể đã sai?
Một sự chêch lệch cực nhỏ nhưng lại có ý nghĩa vô cùng to lớn. Thuyết tương đối của nhà vật lý học vĩ đại Albert Einstein là một trong những trụ cột quan trọng nhất của vật lý học hiện đại.
Einstein có thể đã sai?
Ngày 22-9, các nhà khoa học thuộc Trung tâm Nghiên cứu nguyên tử châu Âu (CERN) đã gây chấn động làng vật lý thế giới khi công bố họ đã phát hiện hạt phân tử neutrino có khả năng di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng.
Phát hiện này, nếu đúng, sẽ làm đảo lộn toàn bộ vật lý học hiện đại.
Nhóm nghiên cứu đã bắn một dòng hạt neutrino từ một máy gia tốc trong lòng đất tại CERN, bên ngoài Geneva (Thuỵ Sĩ) tới Phòng thí nghiệm Gran Sasso ở Ý, cách đó 731km. Họ vô cùng kinh ngạc khi phát hiện tốc độ của các hạt neutrino lên tới 300.000,6 km/giây, nhanh hơn tốc độ ánh sáng khoảng 6km/giây.
“Các hạt neutrino đến đích nhanh hơn 60 giây nano (1/1 tỉ giây) so với quãng thời gian 2,3 mili giây (1/1.000 giây) của ánh sáng” – nhà vật lý học Antonio Ereditato thuộc CERN khẳng định. Ông cho biết sai số của kết quả này khoảng 10 giây nano.
“Kết quả này gây ngạc nhiên quá lớn – chuyên gia Ereditato nói – Chúng tôi chỉ muốn đo tốc độ hạt neutrino chứ chẳng mong tìm thấy điều gì đặc biệt”. Các nhà khoa học CERN đã dành ba năm nghiên cứu và thêm sáu tháng để “kiểm tra, thử nghiệm, kiểm tra lại mọi thứ” trước khi công bố thông tin.
“Khi nhận được một kết quả điên rồ như vậy, chúng tôi phải đảm bảo là đã không có sai sót hay không tính toán đến mọi yếu tố. Chúng tôi đã dành nhiều tháng kiểm tra đi kiểm tra lại và không phát hiện bất cứ sai sót nào cả”.
Thách thức thuyết tương đối
Một sự chêch lệch cực nhỏ nhưng lại có ý nghĩa vô cùng to lớn. Thuyết tương đối của nhà vật lý học vĩ đại Albert Einstein là một trong những trụ cột quan trọng nhất của vật lý học hiện đại. Theo thuyết tương đối, trong vũ trụ không gì có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Một thế kỷ quan sát và thực hiện cho thấy lý thuyết này rất chính xác. Đó là một trong những yếu tố quan trọng nhất của vật lý hiện đại nhằm giải thích sự tồn tại và vận hành của vũ trụ và vạn vật.
“Nếu thí nghiệm của CERN được chứng minh là đúng thì rõ ràng kết quả này là một cuộc cách mạng lớn lao và sẽ làm thay đổi toàn bộ nền tảng của vật lý học hiện đại – nhà vật lý học Pháp Pierre Binetruy nhận định – Sự chính xác của cả thuyết tương đối rộng và thuyết tương đối hẹp đều sẽ trở nên sai lầm”. Nhà vật lý học lý thuyết Alvaro de Rujula thuộc CERN cũng khẳng định: “Nếu thí nghiệm này chính xác thì rõ ràng chúng ta chẳng hiểu gì về vật lý và vũ trụ”.
Theo nhà vật lý học hạt cơ bản Stephen Parke thuộc Phòng thí nghiệm máy gia tốc quốc gia Femi của Mỹ (Femilab), nếu quả thật có hạt cơ bản di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng thì về lý thuyết, con người hoàn toàn có thể đi ngược thời gian. “Khi đó bạn có thể trở thành chính bà ngoại của mình. Đó quả là một vấn đề lớn” – Parke nói một cách hài hước.
Parke và nhà thiên văn học John Learned thuộc Đại học Hawaii cho rằng nếu kết quả nghiên cứu của CERN là sự thật, thì cũng có thể có một cách giải thích khác là hạt neutrino có thể đi “đường tắt” trong không gian thông qua những chiều không gian khác.
“Thuyết tương đối chỉ đúng trong không – thời gian bốn chiều (ba chiều không gian và một chiều thời gian), do đó nếu có một chiều thứ năm thì hạt cơ bản có thể đi qua và đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng” – Learned đặt giả thuyết.
Cần sự kiểm chứng
Tuy nhiên, không ít chuyên gia vật lý học quốc tế đã tỏ ra nghi ngờ kết quả thí nghiệm của CERN. “Kết quả này nằm ngoài sự tưởng tượng, do đó tôi thấy cần thận trọng. Có thể đã có sai sót về phép đo” – giáo sư Weber tuyên bố. Giáo sư vật lý Dave Goldberg thuộc Đại học Drexel (Mỹ) cũng cho rằng cộng đồng khoa học thế giới sẽ không quá vội vã chấp nhận kết quả thí nghiệm này.
Trao đổi với Tuổi Trẻ, tiến sĩ Phan Bảo Ngọc – trưởng bộ môn vật lý, Đại học Quốc tế (Đại học Quốc gia TP.HCM) – cũng cho rằng độ chênh lệch giữa vận tốc hạt neutrino đo được trong cuộc thí nghiệm và vận tốc ánh sáng nằm trong khoảng 6 sigma (1 sigma là sai số của phép đo), do đó chưa thể chắc chắn về độ chính xác của kết quả thí nghiệm.
“Các chuyên gia CERN đã làm tất cả những gì có thể, nhưng trước khi ném Einstein vào lửa, chúng ta cần có một cuộc thí nghiệm độc lập khác để kiểm chứng kết quả này” – nhà vật lý học lý thuyết John Ellis thuộc CERN khẳng định.
Ngay cả các chuyên gia CERN thực hiện cuộc thí nghiệm cũng cho biết họ quyết định công bố kết quả là vì muốn các nhà khoa học quốc tế cùng kiểm chứng kết quả. “Hi vọng một cuộc thí nghiệm khác sẽ đưa lại kết quả tương tự – chuyên gia Ereditato khẳng định – Khi đó, tôi sẽ cảm thấy nhẹ nhõm”.
Theo nhà vật lý học hạt neutrino Chang Ke Jung – người phát ngôn của chương trình thí nghiệm vật lý hạt cơ bản đa quốc gia T2K, thí nghiệm của CERN sẽ sớm được tái lập tại phòng nghiên cứu của T2K. Các nhà khoa học Femilab cũng sẽ thực hiện các thí nghiệm tương tự trong vòng sáu tháng tới.
