Nếu BIGBANG tạo nên vũ trụ thì: Trước BIGBANG có gì? ppsx

Nếu BIGBANG tạo nên vũ trụ thì: Trước BIGBANG có gì? Như chúng ta biết, vũ trụ hình thành từ một vụ nổ lớn có tên là Bigbang. Vậy trước Bigbang có gì? Những định luật vật lý từ đâu đến? Nhiều nhà vật lý cho rằng cácđịnh luậtvật lý khôngtồn tại trong không - thời gian. Giống như toán học, chúng có mộtđời sốngriêng.Chúng mô tả vũ trụ, song chúngkhông"nằm trong" vũ trụ. Thựcthế, nếu cácđịnh luật vậtlý được sinh ra cùngvới vũ trụ, thì làm sao chúng ta lại có thể sử dụng chúng đề giải thích vũ trụ đã sinhra như thế nào?Như vậy để có một cơ may hiểu đượcvũ trụ đã xuất hiện như thế nào,chúng ta phảichấp nhận rằngcác địnhluật vật lý là trừu trượng, trường cửu. Vậy các định luật vật lýtừ đâumà ra? Tại saolà những định luật nàymà khônglà nhữngđịnhluậtkhác? Đâylànhữngcâuhỏi nghiêm chỉnhthuộcphạmvi siêu hình. Một số tác giả cho rằng các địnhluật đã lànhư thế vì đòi hỏi của logic, một số khác cho rằngtồn tại nhiều vũ trụ với những địnhluật vật lý khác nhau,và chỉ có một số vũ trụ là có những định luật cần thiết cho quátrình phát sinhsự sốngvà những sinh vật có khả năng nhậnđịnh cácđịnh luật đó. Các địnhluật vậtlý làm thành cơ sở của một tập logic giống như các định đề Euclide là cơ sở của một tập logic màchúng ta gọi là hình họcEuclide. Chúngta có quyền không chấp nhận các định đề Euclide,songcác địnhđề này đơn giản nhất để xây dựng mộthình họcvà có thể các định luật vậtlý ta dùngthoả mãn tínhđơn giản đó để giải thích vũ trụ. Khi gặp những vấnđề khác không giải thích đượcta phải tìm ranhữngđịnh đề khác - nhữngđịnhluật khác! Bên cạnh nhữngđịnh luật, quá trìnhtiến triển của vũ trụ gắn liền vớinhững đối xứng. Một số đối xứng đã mất đi từ lúc Bigbang,mộttrong cácđối xứngnhư thế cóthể là siêu đối xứng (supersymmetry),đối xứngnối liền fermionvàboson. Đối xứng này là một yếu tố cơ bản của lý thuyếtsiêu dây.Các máy gia tốcsẽ kiểm nghiệm vaitrò của siêuđối xứng trong lý thuyếtthống nhất, trong đó có vấn đề xác địnhxem hạt neutralino có thuộc vật chấttối hay không.Hạt neutralino là một siêu hạt = tổ hợp các siêuhạt Zino+ Photino +Higgsino.Khối lượngcác siêu hạt cóthể liên quan đến trườngHiggs. Những cỗ máy đi ngược thời gian Hãy nhìn lên mặt trăng,khoảng cách giữa mặttrăng và quả đất là vào khoảng 380.000km, như vậy ánhsáng cần một thời gian hơn mộtgiây để đi từ mặt trăng đến trái đất. Do đó khi nhìnmặt trăng ta đã thu nhận hình ảnh củamặt trăngtrước đó một giây trong quá khứ, chứ không phải hình ảnhcủa nó hiện tại. Khi nhìn nhữngsao trênbầu trời ta chỉ thu nhận đượchình ảnhcủa chúng cách hiện tại hàng triệu triệu năm tuỳ theo khoảng cách của chúng đếnmặt đất.Như vậy khiquan sát bầu trời, các nhà thiên văn đã đi lùi vào quákhứ và đã trở thành những nhà khảo cổ nghiên cứu lịch sử của vũ trụ. Lịch sử này đã có quá khứ khoảng 13,7 tỷ năm! Bứcxạ tàndư của vũ trụ (CMB- Cosmic Microwave Bacground) đã được phát đi vàothời điểm sauBigbangkhoảng 380.000năm: Lúc nàycáchạtnhân hydrogen và heliumđã bắt hết các electron đanglangthang tự do, ánh sáng thoátkhỏi tương tácvới các electron lan truyềntrong vũ trụ để thành CMB. Vậycó thể nói các nhà thiên văn đã nắm bắt được 99,999% lịch sử của vũ trụ! Và trước đó? Các neutrino đã xuất hiện 1 giây sauBigbangvà đã duhànhtrong vũ trụ trong một thời gian bằng 13,7 tỷ nămtrừ bớt 1 giây. Còn trướcđó? Trước bức xạ neutrinolà bức xạ hấp dẫn, phátsinh vào thời điểm 10-43 giây sauBigbang vào cuối kỷ nguyên gọi là kỷ nguyên Planck. Bức xạ hấp dẫn này có hy vọng ghi đođượcnhờ những kínhviễn vọng hấpdẫn Virgo (Ýá), Ligo (Mỹ) và trong tương lai nhờ Lisa, một hệ thống vệ tinh của Nasa.Và chúngta đã tiến sát thời điểm Bigbangchỉ còn cách Bigbangkhoảng một phầntỷ của một phần tỷ của mộtphần tỷ của một phần tỷ giây. Và trước đó? Trước đó trong kỷ nguyên Planckchúngta chưabiết có bức xạ nào vì chúng ta chưa có mộtlý thuyết nào để mô tả kỷ nguyênnày. Một thời khoảng vô cùng nhỏ cách biệt chúng ta với Bigbang,thế mà chúng ta chưa vượt qua được! Lược sử vũ trụ Lúc vũ trụ được 10-35giây xảy ra quátrình nở lạm phát (inflation)và kết thúc vào thời điểm 10-32giây. Đây là một quá trình giãn nở bột phát của vũ trụ: Trongmột thời đoạn ngắn ngủi, kích thước củavũ trụ đã tăng lên1050 lần. Quá trìnhnở lạm phátcó thể bắt nguồn vớimột dạng năng lượngtối. Dạngnăng lượng này đóng vai trò gì trong lý thuyết thống nhất? Có mối liên quan gì đến sự tồn tại củahạt Higgs và với các chiều dư? Sau Bigbang10-33 giây,vũ trụ ở vào trạng thái plasmacủa quark vàgluon (PQG). Trongtrạng thái này quarkchuyểnđộng tự do và tương tác với nhaubằng traođổi gluon. Ngày 10.2.2000, Trungtâm CERN tuyên bố đã thu được PQGtrong phòng thí nghiệm sau 15năm nghiên cứu. Lúc vũ trụ được 10-6giây thì hình thành các hadron. Lúc vũ trụ được 100 giây thì các hạt nhân nguyêntử được hìnhthành. Lúc vũ trụ được 300.000 nămtuổi thì bức xạ tách khỏivật chất và dẫn đến CMB (Cosmic MicrowaveBackground- bức xạ tàn tư của vũ trụ). Sau đó vũ trụ nguội dần và nhiều quátrình chuyển pha đã xảy ra. Những quá trình chuyển phanàycó thể dựng lại trongphòng thí nghiệm nhờ những máy giatốc năng lượngcao. Quátrình chuyểnpha điện yếu đã gây nênsự bấtđối xứng vật chất Q -phản vật chất. Trong quá trình chuyển phaứng với sắc động lựchọc lượngtử QCD, vật chất baryonicngưng tụ thành dạng plasmacủa quark- gluon. Ngườita muốn kiểm nghiệm tất cả các quá trình này trong phòng thí nghiệm. Có gì trước Bigbang? Có hai quanđiểm:1) Trước Bigbang có mộtthời kỳ tiền Bigbang; 2) Không có điều gì có trước Bigbang. Những kịch bản "lãng mạn" của thời kỳ tiền Bigbang Nhiều nhà lý thuyết không đồng ý vớiquan điểm khôngcó gì trướcBigbang. Họ đã đưa ra nhữngkịch bản (không kémcác kịchbản Hollywood): - Một vũ trụ gương (nhìntrong gương) đối xứngđối với điểmkhông của thời gian. - NhữngBigbangnhiều vôsố xảy ra ở mọi thời điểm từ các lỗ đen nguyên thuỷ. - Va chạm củacác màng3 chiều Ngườita hy vọngcó lẽ chỉ có lý thuyếtsiêu dâymới giải quyết nổi vấn đề của thời diểm Bigbangvà tiền Bigbang.Lý thuyếtsiêu dâylà lýthuyết lấy yếu tố cơ bản là những dây vi mô(kích thước 10-34m) chứ không phải những hạt.Lý thuyết này có khả năng thống nhấtlượng tử và hấp dẫn nhờ những "dây" graviton(lượngtử của hấp dẫn).Trong lýthuyết siêu dây, số chiều của không thời gianlên đến10 hoặc 11,như vậy có 6 hoặc 7chiều dư (extra dimensions)so với không thời gian 4 chiềuthông thường. Một đối xứng quan trọng tronglý thuyết siêudây là siêu đối xứngnhư trên đã nói. Theo nhiều kịchbản vũ trụ luôntồn tại. TrướcBigbang vũ trụ có kích thước lớn vô cùng, sauđó colại vàvào thời điểm Bigbangtrở thành nhỏ như để chui qua một lỗ kim xonggiãnnở trở lại. Theo kịch bản củaGabrieleVeneziano, vũ trụ nguyên thuỷ đã co lại từ những thănggiáng và tạo nênnhững lỗ đen, trongnhững lỗ đen này đã xảy ra những Bigbang,trong số đó cóBigbang củachúng ta. Như vậy mỗi lỗ đen có thể tạora những vũ trụ riêng(xem hình1) của đa vũ trụ. Một điều có thể khẳng định:Quá trìnhchuyển tiếp giữa "tiền" và"hậu" Bigbangvẫn là một vấn đề còn bỏ ngỏ. Ngườita cho rằng có thể có thôngtin về thời kỳ tiền Bigbangnhờ thu các sóng hấp dẫn phát sinhtừ thời kỳ này,dấu tích của chúngsẽ là nhữngthăng giángtrên phôngcủa bức xạ tàn dư. Theo lýthuyếtsiêu dây,vũ trụ của chúng ta là mộtmàng (brane - từ chữ membrane) 3 chiều đã va chạm với mộtphản màng khác vàtạo ra Bigbang,hai màng lạiđi xanhau nhưng trong một tươnglai có thể đến gần nhauđể va chạm nhau trong một Bigbangtiếp theonhư trong một vũ điệu có chu kỳ (hình2). Sự va chạm của màng và phản màng sẽ tạo ra năng lượng Bigbang và quátrình giãn nở lạm phát. Đây là kịch bảnthường được gọi là kịchbản ekpyrotic(tiếngHy Lạp cónghĩa là out of fire -ra từ lửa). Sự va chạm nàysẽ tạora những bó dây khổnglồ gây nênnhững sóng hấp dẫn mà nhữngtrạm quansát như Virgohoặc Ligo cóthể thu nhận được. . Nếu BIGBANG tạo nên vũ trụ thì: Trước BIGBANG có gì? Như chúng ta biết, vũ trụ hình thành từ một vụ nổ lớn có tên là Bigbang. Vậy trước Bigbang có gì? Những định luật vật. thí nghiệm. Có gì trước Bigbang? Có hai quanđiểm:1) Trước Bigbang có mộtthời kỳ tiền Bigbang; 2) Không có điều gì có trước Bigbang. Những kịch bản "lãng mạn" của thời kỳ tiền Bigbang Nhiều. truyềntrong vũ trụ để thành CMB. Vậycó thể nói các nhà thiên văn đã nắm bắt được 99,999% lịch sử của vũ trụ! Và trước đó? Các neutrino đã xuất hiện 1 giây sauBigbangvà đã duhànhtrong vũ trụ trong