Ba phut dau tien

Leonard Parker úã trûúâng àaåi hoåc Wisconsin àaä nïu ra rùçng caác hiïåu ûáng “thuãy triïìu” cuãa trûúâng hêëp dêîn cuãa vuä truå àaä àuã lúán úã möåt thúâi àiïím khoaãng möåt phêìn t[r]

MUÅC LUÅC

LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU

LÚÂI TÛÅA CUÃA STEVEN WEINBERG

MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHƯÍNG LƯÌ VÂ CON BÔ CẤI

SÛÅ DAÄN NÚÃ CUÃA VUÄ TRUÅ 15

PHƯNG BÛÁC XẨ CÛÅC NGÙỈN V TR 43

MƯÅT TOA CHO V TR NỐNG 71

BA PHT ÀÊÌU TIÏN 90

VÂI TRANG LÕCH SÛÃ KHOA HỔC 107

PHÊÌN TRÙM GIÊY ÀÊÌU TIÏN 116

LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU

Cën sấch “Ba pht àêìu tiïn - Mưåt cấch nhịn hiïån àẩi vïì ngìn gưëc v tr”

Cịn sâch nađy nôi vïì nhûơng pht ăíìu tiïn ca sûơ hịnh thađnh v truơ, theo thịt v truơ hoơc hiïơn ăaơi nhíịt goơi lađ thịt “mư hịnh chín” Nô xịt phât tûđ thịt “Vuơ nưí lúân” ca câc nhađ baâc hoơc Lemaitre vađ Gamow, nhûng ặúơc hiïơn ăaơi hôa, chđnh xâc hôa sau sûơ khâm phâ phưng bûâc xaơ v truơ cûơc ngùưn úê nhiïơt ăươ kenvin (khoăng ím 27o ăươ C) vađo nùm 1964 - 1965

Ăíy lađ cưng lao trûơc tiïịp ca hai nhađ bâc hoơc M Penzias vađ Wilson, vađ hoơ ă ặúơc giăi thûúêng Nobel nùm 1978 vïì sûơ khâm phâ cûơc kyđ quan troơng nađy Nhûng, nhû cịn sâch nađy nïu r, ăô cng lađ cưng lao ca mươt tíơp thïí khâ lúân câc nhađ khoa hoơc míịy chuơc nùm trúđi, hađng trùm phođng thñ nghiïơm, ăađi quan sât thiïn vùn, nhôm nghiïn cûâu l thịt, ă ăông gôp cho thịt “Vuơ nưí lúân” cô ặúơc daơng “chín” ặúơc nhiïìu ngûúđi cưng nhíơn nhû hiïơn

Băn thín tâc giă, Steven Weinberg, mươt thađnh viïn ca Viïơn hađn lím khoa hoơc M, mươt nhađ bâc hoơc nưíi tiïịng cô nhiïìu cưịng hiïịn cho víơt l l thịt, víơt l haơt cú băn, l thịt trûúđng, duđ khưng phăi trûơc tiïịp lađ mươt nhađ v truơ hoơc, nhûng giân tiïịp ă tham gia vađo cơc ăíịu tranh cho “mư hịnh chín” nađy Nùm 1979 Weinberg ă ặúơc giăi Nobel vïì víơt l cuđng vúâi hai nhađ bâc hoơc khâc sûơ ăông gôp ca ưng vađo viïơc tịm thịt thưịng nhíịt hai tûúng tâc: tûúng tâc ýịu vađ tûúng taâc ăiïơn tûê

LÚÂI TÛÅA CUÃA STEVEN WEINBERG

Saâch nađy ặúơc viïịt tûđ mươt cơc nôi chơn ca tưi lïỵ khânh thađnh Trung tím khoa hoơc ca câc sinh viïn nùm cịi úê Harvard thâng 11 nùm 1973 Mươt ngûúđi baơn chung, Daniel Bell, ă kïí laơi cho ưng Erwin Glikes, ch tõch vađ giâm ăưịc cưng ty xịt băn “Sâch cú băn” nghe vïì cơc nôi chơn ăô, vađ Glikes ă giuơc tưi biïịn nô thađnh mươt cịn sâch

Àêìu tiïn tưi khưng thêåt say mù vỳỏi yỏ oỏ lựổm Tuy rựỗng thúnh thoaóng tửi cố tiïën hânh nhûäng cåc nghiïn cûáu nhỗ vïì v tr hổc, cưng viïåc ca tưi dđnh lđu nhiïìu hún àïën vêåt l ca nhûäng cấi rêët bế nhỗ, l thuët hẩt cú bẫn Ngoâi ra, vêåt l hẩt cú bẫn àậ tỗ sinh àưång mưåt cấch lẩ lng nhûäng nùm cëi àêy, vâ tưi àậ tưën quấ nhiïìu thúâi gian khưng phc v nố, viïët nhûäng bâi bấo khưng chun mưn cho nhûäng tẩp chđ nây nổ Tưi àậ rêët mën trúã vïì lâm viïåc toân bưå thúâi giúâ úã chưỵ sinh sưëng tûå nhiïn ca tưi, lâ Tẩp chđ vêåt l

Tuy nhiïn, tưi ă thíịy lađ khưng thïí ngûđng suy nghơ vïì nhûơng cịn sâch kïí vïì v truơ sú khai Cô gị híịp díỵn hún lađ víịn ăïì “Phât minh trúđi ăíịt”? Ngoađi ra, vuô truơ sú khai, ăùơc biïơt phíìn trùm giíy ăíìu tiïn, câc víịn ăïì vïì l thịt haơt cú băn gùưn chùơt vúâi câc víịn ăïì vïì v truơ hoơc Vađ trûúâc hïịt, bíy giúđ lađ mươt thúđi ăiïím tưịt ăïí viïịt vïì v truơ sú khai Ăng thíơp niïn vûđa qua, mươt l thịt chi tiïịt vïì quâ trịnh diïỵn biïịn ca câc sûơ kiïơn v truơ sú khai ă ặúơc cưng nhíơn rương ri dûúâi tïn “mư hịnh chín”

toađn thíơt chùưc vïì moơi víịn ăïì nađy, nhûng cng ăâng phíịn khúêi lađ bíy giúđ ta cô thïí nôi vïì câc víịn ăïì nađy vúâi mươt cht tin tûúêng nađo ăô Sûơ phíịn khúêi nađy lađ câi mađ töi muöịn ặa ăïịn cho baơn ăoơc

Töịt hún hïịt lađ tưi phăi nôi sâch nađy dađnh cho nhûơng baơn ăoơc nađo Tưi ă viïịt cho baơn ăoơc sùĩn sađng theo di vađi líơp lơn chi tiïịt nhûng khưng phăi thíơt am hiïíu toân hoơc hóơc víơt l Mùơc díìu tưi phăi ặa vađo mươt sưị tûúêng khoa hoơc khâ phûâc taơp, song khưng cô mưn toân hoơc nađo ặúơc duđng sâch nađy ngoađi sưị hoơc mađ baơn ăoơc khưng cíìn biïịt nhiïìu, thíơm chđ biïịt trûúâc gị vïì víơt l hóơc thiïn vùn Tưi ă cưị gùưng thíơn troơng ắnh nghơa câc danh tûđ khoa hoơc duđng chng líìn ăíìu, thïm vađo ăíịy tưi ă cung cíịp mươt băng tûđ vûơng vïì câc danh tûđ víơt l vađ thiïn vùn ÚÊ ăíu cô thïí ặúơc, tưi ă viïịt câc sưị bùìng chûơ (nhû: mươt trùm nghịn triïơu) mađ khưng duđng câch ghi khoa hoơc tiïơn lúơi hún: 10 muô 11

Tuy nhiïn, nhû vêåy khưng phẫi cố nghơa lâ tưi àậ cưë viïët mưåt cën sấch dïỵ hiïíu Khi mưåt nhâ låt hổc viïët cho nhûäng bẩn àổc bịnh thûúâng, ưng ta giẫ thiùởt rựỗng hoồ khửng biùởt tiùởng Phaỏp vùỡ luờồt hoựồc àẩo låt “chưëng thûâa hûúãng sët àúâi”, nhûng ưng ta, khưng phẫi vị vêåy mâ suy nghơ tïå hún vïì hổ, vâ ưng khưng “hẩ cưë” àïën hổ Tưi mën nối ngûúåc lẩi: tưi hịnh dung bẩn àổc nhû mưåt låt sû giâ khấ tinh khưn, ưng ta khưng nối ngön ngûä cuãa töi, nhûng duâ cuäng mong àúåi nghe vâi lêåp lån cố tđnh thuët phc trûúác cố kiïën cấ nhên

Tưi cng phăi nôi r ăưịi tûúơng ca cịn sâch Ăô chùưc khưng phăi lađ mươt cịn sâch nôi vïì moơi khđa caơch ca v truơ hoơc Cô mươt phíìn “cưí ăiïín” ca víịn ăïì, nôi nhiïìu nhíịt vïì cíịu trc ca v truơ hiïơn úê quy mư lúân: cơc tranh lơn vïì băn chíịt ngoađi thiïn hađ ca câc tinh vín xóưn ưịc; sûơ khâm phâ câc dõch chín ă ca câc thiïn hađ xa vađ sûơ phuơ thơc ca câc dõch chín ăô vađo khoăng câch; câc mư hịnh v truơ hoơc theo thịt tûúng ăưịi rương cuêa Einstein, de Sitter, Lemaitre vađ Friedmann; vađ v v Phíìn nađy ca v truơ hoơc ă ặúơc mư tă ríịt hay úê mươt sưị sâch xịt sùưc, vađ tưi khưng cô thơt laơi ăíìy ă mươt líìn nûơa vïì phíìn nađy úê ăíy Cịn sâch nađy nôi vïì v truơ sú khai, vađ ăùơc biïơt vïì sûơ hiïíu biïịt múâi vïì v truơ sú khai díịy lïn tûđ khâm phâ phưng xa cûơc ngùưn v truơ nùm 1965

Cưë nhiïn, thuët v tr giận núã lâ mưåt thânh phêìn quan trổng cấch nhịn cuãa ta hiïån vïì vuä truå sú khai, cho nïn úã chûúng II, tưi àậ båc phẫi giúái thiïåu ngùỉn gổn vïì cấc khđa cẩnh “cưí àiïín” ca v truồ hoồc Tửi tin rựỗng chỷỳng oỏ aọ cung cờởp mưåt cú súã thđch húåp, d lâ cho bẩn àổc khưng quen biïët v tr hổc àïí hiïíu cấc phất triïín gêìn àêy thuët vïì v tr sú khai mâ phêìn côn lẩi ca cën sấch bân àïën Tuy nhiïn, bẩn àổc mën mưåt sûå giúái thiïåu àêìy nhûäng phêìn cưí hún ca v tr hổc thị xin xem cấc sấch ghi “Gúåi àổc thïm”

Tưi hïịt sûâc căm ún Erwin Glikes vađ Farrell Phillips ca cưng ty “Sâch cú băn” vïì câc gúơi cô giâ trõ ca hai ưng chín bõ băn thăo nađy ăïí xịt băn Tưi cng ă ặúơc gip nhiïìu hún lađ tưi cô thïí nôi viïịt cịn sâch nađy, búêi vị nhûơng gúơi thín thiïơn ca câc baơn ăưìng nghiïơp ca tưi vïì víơt l vađ thiïn vùn Tưi mịn ăùơc biïơt caêm ún Ralph Alpher, Bernard Burke, Robert Dicke, George Field, Gary Feinberg, William Fowler, Robert Herman, Fred Hoyle, Jim Peebles, Arno Penzias, Bill Press, Ed Purcell vađ Robert Wagoner vïì viïơc câc ưng bíơn tím ăoơc vađ phât biïíu vïì câc phíìn ca cịn sâch Tưi cng căm ún Isaac Asimov, I Bernard Cohen, Martha Liller vađ Phillips Morrison vị ă cho thưng tin vïì mươt loaơt víịn ăïì ăùơc biïơt Tưi ăùơc biïơt biïịt ún Nigel Calder vị ă ăoơc sịt băn thăo ăíìu tiïn, vađ ă cho nhûơng lúđi bịnh lơn xâc ăâng Tưi khưng thïí hy voơng rùìng cịn sâch nađy bíy giúđ hoađn toađn khưng cô nhûơng chưỵ sai hóơc tưịi nghơa, nhûng tưi chùưc lađ nô r vađ chđnh xâc hún nhiïìu so vúâi trûúđng húơp nïịu nô khưng ặúơc sûơ gip ăúơ rương lûúơng mađ tưi ă may mùưn nhíơn ặúơc

MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHƯÍNG LƯÌ VÂ CON BÔ CẤI

Trong sịt phíìn lúân lõch sûê víơt lyâ hoơc, thiïn vùn hoơc hiïơn ăaơi, roô rađng lađ ă khưng cô mươt cú súê quan sât vađ l thịt vûơng vađng ăïí dûơa vađo ăíịy ngûúđi ta cô thïí xíy dûơng mươt lõch sûê v truơ sú khai Bíy giúđ, ăiïìu ăô ă thay ăưíi Mươt thịt v truơ sú khai ă ặúơc cưng nhíơn rương ri ăïịn mûâc câc nhađ thiïn vùn thûúđng goơi nô lađ “mư hịnh chín”

Ngìn gưịc v truơ ặúơc giăi thđch sâch “Edda tr”, mươt sûu tíơp trơn thíìn thoaơi mađ nhađ tươc trûúêng Aixúlen Snorri Sturleson ă sûu tíìm vađo khoăng nùm 1220 Tha sú khai - sâch ca Edda viïịt - khưng cô gị că “Khưng tịm thíịy ăíịt, phđa trïn cng khưng cô trúđi, chó cô mươt khoăng trưịng lúân kinh khng, vađ khưng ăíu cô c” Phđa bùưc vađ phđa nam ca khoăng khưng trưịng rưỵng lađ nhûơng vuđng ca giâ rêt vađ lûêa, Niflheim vađ Muspelheim Sûâc nông tûđ vuđng Muspelheim lađm tan câc khưịi bùng giâ ca Niflheim vađ tûđ câc haơt nûúâc mươt ngûúđi khưíng lưì xịt hiïơn, Ymer Thïị thị Ymer ùn gị? Hịnh nhû trơn cng cô mươt bođ câi tïn lađ Audhumla Thïị thị nô ùn gị? Khưng sao, cng cô mươt đt mịi, v v vađ v v

Tưi khưng mën lâm mïëch lông nhûäng cố thiïån cẫm tưn giấo, kïí cẫ cố thiïån cẫm vúái tđn ngûúäng Viking (Viking: tïn gổi nhûäng tïn cỷỳỏp biùớn Scaninavia thuỳó xỷa (ND).), nhỷng tửi cho rựỗng cuọng uỏng noỏi rựỗng cờu chuyùồn trùn khửng cho chng ta mưåt hịnh ẫnh thỗa mận lùỉm vïì ngìn gưëc v tr D bỗ qua mổi àiïìu hïët sûác trấi vúái nhûäng chuån dơ nhiïn, thưng thûúâng, cêu chuån naõy vờợn laõm naóy sinh nhỷọng cờu hoói nhiùỡu bựỗng nhûäng vêën àïì nố giẫi àấp, mưỵi sûå giẫi àấp lẩi dêỵn àïën mưåt àiïìu phûác tẩp múái cho cấc àiïìu kiïån ban àêìu

tịm hiïíu lõch sûê v truơ kïí tûđ bíi sú khai ca nô thûơc khưng gị ngùn ặúơc Tûđ lc khoa hoơc hiïơn ăaơi bùưt ăíìu, úê nhûơng thïị k 16 vađ 17, câc nhađ víơt l, thiïn vùn ă nhiïìu líìn trúê vïì ngìn gưịc v truơ

Tuy nhiïn, quanh mươt loaơi nghiïn cûâu nhû víơy ln ln phăng phíịt nhûơng ăiïìu tai tiïịng Tưi nhúâ laơi lc tưi cođn lađ mươt sinh viïn vađ ăô tûơ bùưt ăíìu nghiïn cûâu khoa hoơc (vïì nhûơng víịn ăïì khâc) nhûơng nùm 1950, nghiïn cûâu vïì v truơ sú khai bõ nhiïìu ngûúđi coi khưng phăi lađ mươt cưng viïơc mađ mươt nhađ khoa hoơc ặâng ăùưn phăi ăïí nhiïìu thúđi giúđ vađo ăíịy Sûơ ăânh giâ nhû víơy cng khưng phăi vư cùn cûâ Trong sịt phíìn lúân lõch sûê víơt lyâ hoơc, thiïn vùn hoơc hiïơn ăaơi, r rađng lađ ă khưng cô mươt cú súê quan sât vađ l thịt vûơng vađng ăïí dûơa vađo ăíịy ngûúđi ta cô thïí xíy dûơng mươt lõch sûê v truơ sú khai

Bíy giúđ, ăuâng 10 nùm qua, ăiïìu ăô ă thay ăưíi Mươt thịt v truơ sú khai ă ặúơc cưng nhíơn rương ri ăïịn mûâc câc nhađ thiïn vùn thûúđng goơi nô lađ “mư hịnh chín” Nô mươt phíìn nađo giưịng câi mađ ăưi ặúơc goơi lađ thịt “vuơ nưí lúân”, nhûng ặúơc bưí sung mươt toa (úê ăíy chng tưi dõch “recipe” lađ “toa” ăïí giûơ ăng câch nôi hôm hónh ca tâc giă Cođn cô thïí dõch lađ “cưng thûâc” hóơc “ăún” (ND).) r rađng hún ríịt nhiïìu vïì câc thađnh phíìn ca v truơ Thịt vïì v truơ sú khai nađy lađ ăïì tađi cịn sâch ca chng ta

Ăïí thíịy ặúơc ta s ăi túâi ăíu, cô thïí cíìn bùưt ăíìu vúâi mươt ăoaơn tôm tùưt lõch sûê v truơ sú khai nhû ặúơc hiïíu “mư hịnh chín” hiïơn Ăíy chó lađ mươt sûơ lûúât qua ngùưn goơn - câc chûúng tiïịp theo s giăi thđch câc chi tiïịt cuêa lõch sûê nađy vađ caâc lyâ khiïịn ta tin vađo nô phíìn nađo

nố tûå khếp kđn nhû bïì mùåt mưåt hịnh cêìu Cẫ hai khẫ nùng àïìu khưng phẫi dïỵ hiïíu, nhûng viïåc àố khưng cẫn trúã gị ta; v tr sú khai, viïåc khưng gian lâ hûäu hẩn hay vư hẩn hêìu nhû khưng quan trổng

Sau khoăng 1/100 giíy, thúđi gian súâm nhíịt mađ ta cô thïí tûúđng thơt vúâi mươt trùm nghịn triïơu (10 m 11) ăươ bâch phín (Trong sâch, tâc giă duđng thị ăươ bâch phín cho dïỵ hiïíu, thị ăươ Kelvin Thûơc ra, phăi duđng ăún võ “kenvin” thay ăươ bâch phín hóơc ăươ Kelvin (ND).) Nhû víơy lađ nông hún nhiïìu so vúâi úê trung tím ca mươt vị nông nhíịt, nông ăïịn nưỵi thûơc khưng cô thađnh phíìn nađo ca víơt chíịt bịnh thûúđng, phín tûê, ngn tûê hóơc duđ lađ haơt nhín ca ngn tûê cô thïí bâm vađo ặúơc Thay vađo ăô, víơt chíịt rúđi xa vuơ nưí nađy gưìm cô nhûơng loaơi haơt cú băn khâc nhau, câc haơt nađy lađ ăưịi tûúơng nghiïn cûâu ca víơt l haơt nhín nùng lûúơng cao hiïơn ăaơi

möơt photon ặúơc phât ra) Sưị photon ặúơc phât tûđ mươt ăiïơn nhiïìu ăïịn nưỵi chng dûúđng nhû lađ nhíơp vúâi thađnh mươt lìng ânh sâng liïn tuơc, nhûng mươt tïị bađo quang ăiïơn cô thïí ăïịm tûđng photon mươt Mưỵi photon mang mươt lûúơng nùng lûúơng vađ xung lûúơng xâc ắnh, phuơ thơc vađo bûúâc sông ânh sâng Ăïí mư tă ânh sâng ă trađn ngíơp v truơ sú khai, chng ta cô thïí nôi rùìng sưị lûúơng vađ nùng lûúơng trung bịnh ca câc photon lc ăô xíịp xó bùìng sưị lûúơng vađ nùng lûúơng trung bịnh ca câc electron, pozitron hóơc neutrino

Câc haơt ăô - electron, pozitron, neutrino, photon - ăaô ặúơc taơo nïn mươt câch liïn tuơc tûđ nùng lûúơng thìn ty vađ rưìi sau nhûơng khoănh khùưc tưìn taơi laơi bõ hy diïơt Nhû víơy, sưị lûúơng ca chng khưng phăi lađ ă ặúơc ắnh tûđ ăíìu, mađ thay vađo ăô ặúơc cưị ắnh bùìng sûơ cín bùìng- giûơa câc quâ trịnh sinh vađ hy Tûđ sûơ cín bùìng nađy ta cô thïí suy rùìng míơt ăươ thûâ xp (Chng tưi dõch “cosmic soup” lađ xp v truơ (mươt môn “hííu lưịn” v truơ) ăïí giûơ câch nôi hôm hónh ca tâc giă (ND).) v truơ ăô úê nhiïơt ăươ mươt trùm nghịn triïơu ăươ, lúân gíịp khoăng bưịn nghịn triïơu líìn míơt ăươ ca nûúâc Lc ăô cng cô pha mươt sưị đt haơt nùơng hún, câc proton vađ neutron, mađ thïị giúâi hiïơn lađ nhûông thađnh phíìn ca câc haơt nhín ngn tûê (Proton mang ăiïơn tđch dûúng, neutron nùơng hún mươt đt vađ trung hođa vïì ăiïơn) T lïơ lc ăô vađo khoăng mươt proton vađ mươt neutron trïn mưỵi nghịn triïơu electron hóơc pozitron hóơc neutrino hóơc photon Con sưị ăô - mươt nghịn triïơu photon trïn mưỵi haơt nhín - lađ sưị qịt ắnh cíìn phăi rt tûđ quan sât ăïí taơo mư hịnh chín ca v truơ Sûơ phât hiïơn phưng bûâc xaơ v truơ ặúơc thăo lơn úê chûúng III thûơc lađ mươt phêp ăo sưị ăô

nghịn triïåu àưå sau ba pht àêìu tiïn Lc àố lẩnh àïí photon vâ neutron bùỉt àêìu tẩo thânh cấc hẩt nhên phûác tẩp, bùỉt àêìu lâ hẩt nhên ca hydro nùång (hay àúteri) nố gưìm mưåt proton vâ mưåt neutron Mêåt àưå lc àố hậy côn khấ cao (húi nhỗ hún mêåt àưå ca nûúác), cho nïn cấc hẩt nhên nhể àố cố thïí húåp lẩi vúái mưåt cấch nhanh chống thânh hẩt nhên nhể bïìn nhêët, hẩt nhên ca heli, gưìm hai photon vâ hai neutron

Sau ba pht ăíìu tiïn, v truơ gưìm ch ýịu ânh sâng, neutrino vađ phăn neutrino Lc ăô víỵn cođn cht đt chíịt haơt nhín, gưìm cô khoăng 73 % hydro vađ 27 % heli vađ mươt sưị, cng đt nhû víơy, electron cođn laơi tûđ quâ trịnh hy electron vađ pozitron Víơt chíịt ăô tiïịp tuơc rúđi xa nhau, cađng ngađy cađng laơnh hún, long hún Mi líu sau, sau mươt vađi trùm nghịn nùm múâi bùưt ăíìu ă laơnh ăïí cho electron kïịt húơp vúâi haơt nhín thađnh nguýn tûê hydro vađ heli Chíịt khđ ặúơc hịnh thađnh s bùưt ăíìu, dûúâi ănh hûúêng ca lûơc híịp díỵn, taơo nïn nhûơng khưịi kïịt mađ sau nađy s ngûng tuơ laơi, taơo câc thiïn hađ vađ câc ngưi ca v truơ hiïơn Tuy nhiïn, nhûơng thađnh phíìn mađ câc ngưi duđng ăïí bùưt ăíìu ăúđi sưịng ca chng cng chó lađ nhûơng thađnh phíìn ặúơc taơo ba pht ăíìu tiïn

Mư hịnh chín ặúơc phâc hoơa trïn ăíy khưng phăi lađ thịt tha mn nhíịt mađ ta cô thïí tûúêng tûúơng ặúơc vïì ngìn gưịc v truơ Cng nhû sâch “Edda tr” cô mươt sûơ mú hưì ăâng lo ngaơi vïì chđnh lc bùưt ăíìu, vïì phíìn giíy ăíìu tiïn - hóơc hún kêm mươt đt

Ngoađi viïơc cíìn quy ắnh câc ăiïìu kiïơn ban ăíìu, ăùơc biïơt t lïơ mươt nghịn triïơu photon trïn mươt haơt nhín cng khưng ặúơc tûơ nhiïn lùưm Chng ta thđch mươt sûơ thịt trịnh cô lưgic chùơt ch hún

thađnh mươt câch liïn tuơc ăïí líịp câc khoăng trưịng giûơa câc thiïn hađ Cô thïí lađ moơi cíu hi vïì viïơc taơi v truơ lađ nhû thïị nađy cô thïí ặúơc giăi ăâp thịt nađy bùìng câch chó rùìng nô nhû thïị ăô vị ăíịy lađ câch nhíịt ăïí nô ln ln lađ khưng ăưíi Víịn ăïì v truơ sú khai bõ loaơi trûđ: khưng cô v truơ sú khai

Víơy thị taơi chng ta laơi ăi ăïịn “mư hịnh chín”? Vađ taơi nô ă thay thïị câc thịt khâc nhû “mư hịnh traơng thâi dûđng”? Ăíy lađ mươt ăiïím ăâng khím phuơc vïì tđnh khâch quan ca víơt l thiïn vùn hiïơn ăaơi, rùìng sûơ nhíịt trđ ă ăaơt ặúơc nađy khưng phăi nhûơng sûơ thay ăưíi thiïn vïì triïịt hoơc hóơc ănh hûúêng ca nhûơng “ưng quan” ca víơt l thiïn vùn mađ lađ âp lûơc ca nhûơng sưị liïơu thûơc nghiïơm

Hai chûúng tiïịp theo ăíy s mư tă hai sûơ kiïơn lúân mađ câc quan sât thiïn vùn ă cung cíịp, chng ă díỵn ta ăïịn “mư hịnh chín” - câc phât hiïơn vïì sûơ luđi xa ca câc thiïn hađ úê xa xùm vađ vïì mươt phưng bûâc xaơ ýịu chûâa ăíìy v truơ Ăíy lađ mươt cíu chơn phong ph cho câc nhađ nghiïn cûâu lõch sûê khoa hoơc, nô chûâa ăíìy nhûơng bûúâc ăi ban ăíìu sai lïơch, nhûơng dõp may ăaô bõ boê lúô, nhûông ắnh kiïịn lyâ thịt vađ vai trođ ca nhûơng nhín víơt quan troơng

Sau sûå trịnh bây sú lûúåc àố vïì v tr hổc quan sất, tưi sệ cưë gùỉng sùỉp xïëp cấc sưë liïåu lẩi vúái àïí cố mưåt bûác tranh nhêët quấn vïì cấc àiïìu kiïån vêåt l v tr sú khai Nhû vêåy ta cố thïí quay lẩi ba pht àêìu tiïn vúái nhiïìu chi tiïët hún Cấch trịnh bây theo nghïå thåt àiïån ẫnh cố vễ thđch húåp: cẫnh nây tiïëp theo cẫnh khấc, chng ta sệ quan v tr giận núã vâ lẩnh dêìn Chng ta cng cố thïí thûã nhịn mưåt cht vâo mưåt thúâi àẩi mâ hiïån vêỵn bao ph búãi mưåt bûác mân bđ mêåt - cấi phêìn trùm giêy àêìu tiïn vâ cấi gị àậ xẫy trûúác àố

thùớ chửởi rựỗng tửi coỏ mửồt cẫm giấc khưng thêåt viïët vïì ba pht àêìu tiïn, nhû thïí lâ tưi àậ biïët chùỉc vïì cêu chuån tưi mën nối

Tuy nhiïn, duđ phăi bõ thay thïị, mư hịnh chín s ặúơc coi lađ ă ăông mươt vai trođ cô giâ trõ lúân lõch sûê cuêa vuô truơ hoơc Hiïơn ngûúđi ta ăaô coi troơng (tuy rùìng múâi chó mûúđi nùm gíìn ăíy thưi) viïơc thûê nghiïơm câc tûúêng l thịt víơt l hóơc víơt l thiïn vùn bùìng câch rt câc hïơ quă ca chng theo mư hịnh chín Hiïơn ngûúđi ta thûúđng duđng mư hịnh chín nhû mươt cú súê l thịt ăïí biïơn hươ cho nhûơng chûúng trịnh quan sât thiïn vùn Nhû víơy, mư hịnh chín cho mươt ngưn ngûơ chung cíìn thiïịt, cho phêp caâc nhađ lyâ thuýịt vađ quan saât ăaânh giaâ ặúơc cưng viïơc ca Nïịu mươt ngađy nađo ăô mư hịnh chín bõ thay thïị búêi mươt l thịt tưịt hún, ăô cô thïí lađ nhûơng quan sât hay xịt phât tûđ mư hịnh chín

SÛÅ DẬN NÚÃ CA V TR

Nhịn vađo bíìu trúđi ban ăïm, ta cô căm giâc maơnh m vïì mươt v truơ khưng biïịn ăương Thûơc ra, nhûơng ăâm míy bay qua mùơt trùng, bíìu trúđi xoay quanh Bùưc ăííu vađ sau nhûơng khoăng thúđi gian dađi hún thị mùơt trùng cng trođn khịt, vađ mùơt trùng cng nhû câc hađnh tinh ăïìu chín ăương trïn phưng câc vị Nhûng chng ta biïịt ăíy chó lađ hiïơn tûúơng cuơc bươ, câc chín ăương thâi dûúng hïơ ca chng ta gíy Ngoađi câc hađnh tinh ra, câc ngưi dûúđng nhû ặâng ýn

Cưị nhiïn, cng chín ăương vúâi nhûơng tưịc ăươ ăaơt vađi trùm kilưmet mưỵi giíy, nhû víơy mươt nùm, mươt ngưi chín ăương nhanh cô thïí ăi mûúđi nghịn triïơu kilưmet Ăíịy lađ mươt khoăng mươt nghịn líìn nh hún khoăng câch ăïịn nhûơng ngưi duđ lađ gíìn nhíịt, cho nïn võ trđ biïíu kiïịn ca chng trïn bíìu trúđi thay ăưíi ríịt chíơm (Vđ duơ ngưi chín ăương tûúng ăưịi nhanh, goơi lađ Barnard úê câch ta mươt khoăng chûđng 56 triïơu triïơu kilưmet Nô chín ăương qua ặúđng nhịn vúâi tưịc ăươ 89 km/s hóơc 2,8 nghịn triïơu kilưmet mưỵi nùm, kïịt quă lađ võ trđ biïíu kiïịn ca nô thay ăưíi mươt gôc bùìng 0,0029 ăươ mươt nùm) Câc nhađ thiïn vùn goơi sûơ thay ăưíi võ trđ biïíu kiïịn ca nhûơng ngưi gíìn trïn bíìu trúđi lađ “chín ăương riïng”

gian àïí kùởt luờồn rựỗng tờởt caó caỏc thiùn haõ chựổc aọ phẫi gêìn hún nhiïìu úã cng mưåt lc quấ khûá - gêìn àïën mûác mâ thûåc khưng cố thiïn hâ nâo hóåc vị nâo hóåc kïí cẫ ngun tûã hay hẩt nhên ngun tûã nâo cố thïí tưìn tẩi riïng biïåt Àố lâ k ngun mâ chng ta gổi lâ “v tr sú khai”, àưëi tûúång nghiïn cûáu ca cën sấch nây

Hiïơn ríịt dïỵ quan sât hiïơu ûâng Doppler trïn sông ím Chó cíìn ặâng bïn ặúđng câi vađ nhíơn xêt rùìng ăương cú ca mươt xe tư chaơy nhanh phât ím cao hún (nghơa lađ cô bûúâc sông ngùưn hún) chiïịc tư lao vïì phđa ta so vúâi chiïịc tư chaơy khoêi ta Hiïơu ûâng nađy ặúơc Johann Christian Doppler, giaâo sû toân hoơc trûúđng Realschule úê Praha nïu líìn ăíìu tiïn cho că sông ím vađ sông ânh sâng nùm 1842 Hiïơu ûâng Doppler cho sông ím ặúơc nhađ khñ tûúơng hoơc Hađ Lan Buys - Ballot thûê nghiïơm mươt thđ nghiïơm híịp díỵn vađo nùm 1845 - öng duđng möơt dađn nhaơc keđn ăùơt trïn möơt toa xe lûêa mui tríìn phông nhanh qua vuđng nưng thưn Hađ Lan gíìn Utrecht lađm ngìn ím di ăương Doppler cho rùìng hiïơu ûâng ca ưng cô thïí cùưt nghơa mađu sùưc khâc ca câc vị Ânh sâng ca câc vị chín ăương rúđi xa quă ăíịt phăi dõch chín vïì phđa nhûơng bûúâc sông dađi hún, vađ ânh sâng ă cô bûúâc sông dađi hún bûúâc sông trung bịnh ca ânh sâng thíịy ặúơc, nïn mươt ngưi nhû víơy s hiïơn ă hún bịnh thûúđng Cng nhû víơy, ânh sâng tûđ câc vị chín ăương vïì phđa quă ăíịt s dõch chín vïì phđa bûúâc sông ngùưn hún, ăô vị ặúơc nhịn xanh hún bịnh thûúđng

Khưng líu sau ăô Buys - Ballot vađ mươt sưị ngûúđi khâc ă chó rùìng hiïơu ûâng Doppler vïì cùn băn khưng dđnh lđu gị ăïịn mađu sùưc mươt ngưi - ăng lađ ânh sâng xanh tûđ mươt ngưi ăi xa quă ăíịt bõ dõch vïì phđa ă, nhûng ăưìng thúđi mươt phíìn ca ânh sâng tûê ngoaơi, thûúđng khưng thíịy ặúơc ca vị sao, laơi dõch chín vïì phđa xanh ca phưí thíịy ặúơc, ăô mađu sùưc toađn bươ khưng thay ăưíi Câc cô mađu sùưc khâc ch ýịu vị chng cô bïì mùơt nhiïơt ăươ khâc

thíịy trûúâc ăíịy nûơa kia, nùm 1802, nhûng lc ăô khưng ặúơc nghiïn cûâu k lûúơng) Câc vaơch tưịi ln ln ặúơc thíịy taơi câc míìu sùưc cưị ắnh Nhûơng vaơch phưí tưịi nađy cng ặúơc Frauenhofer tịm thíịy úê nhûơng võ trđ nhû víơy trïn quang phưí ca mùơt trùng vađ câc sâng hún Ngûúđi ta hiïíu khâ súâm rùìng nhûơng vaơch tưịi nađy ặúơc taơo búêi sûơ híịp thuơ choơn loơc ânh sâng cô nhûơng bûúâc sông xâc ắnh nađo ăô, ânh sâng ăi tûđ bïì mùơt nông ca mươt vị qua khđ qín bïn ngoađi laơnh hún ca nô Mưỵi mươt vaơch lađ sûơ híịp thuơ ânh sâng ca mươt ngn tưị hôa hoơc xâc ắnh, nhû víơy ngûúđi ta cô thïí biïịt rùìng câc ngn tưị trïn mùơt trúđi nhû natri, sùưt, magie, canxi vađ crom cng lađ nhûơng ngn tưị tịm thíịy trïn quă ăíịt (Hiïơn chng ta biïịt rùìng bûúâc sông ca câc vaơch tưịi ăng lađ nhûơng bûúâc sông mađ mươt photon cô bûúâc sông ăô s cô ăng nùng lûúơng ă ăïí níng ngn tûê tûđ traơng thâi nùng lûúơng thíịp nhíịt lïn mươt nhûơng traơng thâi kđch thđch ca nô)

Nùm 1868 William Huggins ă cô thïí chó rùìng câc vaơch tưịi trïn phưí ca mươt vađi vị sâng chôi hún húi dõch chín vïì phđa ă hóơc phđa xanh so vúâi võ trđ bịnh thûúđng ca chng trïn phưí ca mùơt trúđi Ưng ă giăi thđch ăng ăùưn sûơ kiïơn nađy nhû sûơ dõch chín Doppler sûơ chín ăương ca vị xa quă ăíịt hóơc vïì phđa quă ăíịt gíy Vđ duơ, bûúâc sông ca mưỵi vaơch tưịi trïn phưí ca Capella dađi hún bûúâc sông ca vaơch tưịi tûúng ûâng trïn phưí mùơt trúđi 0,01 % Sûơ dõch chín vïì phđa ă nađy chûâng t Capella ăang rúđi xa ta vúâi mươt tưịc ăươ bùìng 0, 01 % tưịc ăươ ânh sâng hóơc 30 kilưmet mưỵi giíy Hiïơu ûâng Doppler ặúơc âp duơng nhûơng thíơp niïn sau ăô ăïí khâm phâ víơn tưịc ca nhûơng tai lûêa ca mùơt trúđi, ca câc ăưi vađ ca câc vaơch Thưí

Chñnh nhúđ sûê duơng hiïơu ûâng Doppler mađ ta biïịt nhûơng giâ trõ ăùơc trûng ca víơn tưịc câc ă nhùưc ăïịn úê ăíìu chûúng nađy Hiïơu ûâng Doppler cng cho ta câch tịm khoăng câch ăïịn câc ngưi gíìn; nïịu chng ta phng ăoân ặúơc mươt cht gị ăô vïì hûúâng chín ăương ca mươt vị sao, thị dõch chín Doppler cho ta víơn tưịc ca nô theo phûúng ngang cng nhû theo phûúng doơc ặúđng nhịn ca chng ta, ăô viïơc ăo chín ăương biïíu kiïịn ca vị ngang qua thiïn cíìu s cho ta hay nô câch xa ta khoăng bao nhiïu Nhûng hiïơu ûâng Doppler chó bùưt ăíìu cho câc kïịt quă cô tíìm quan troơng vïì mùơt v truơ hoơc câc nhađ thiïn vùn bùưt ăíìu nghiïn cûâu phưí ca nhûơng thiïn thïí úê xa hún câc vị thíịy ặúơc ríịt nhiïìu Tưi s kïí mươt đt vïì viïơc khâm phâ câc thiïn thïí ăô, rưìi quay laơi hiïơu ûâng Doppler

Chng ta s bùưt ăíìu chûúng nađy bùìng sûơ nhịn ngûúơc lïn bíìu trúđi ăïm Thïm vađo mùơt trùng, hađnh tinh vađ câc vị sao, cođn cô hai loaơi thiïn thïí nhịn ặúơc khâc cođn quan troơng hún vïì mùơt v truơ hoơc mađ ăâng l tưi ă phăi nhùưc ăïịn

Mươt hai thiïn thïí nađy dïỵ thíịy vađ sâng ăïịn mûâc ăưi cođn nhịn thíịy ặúơc trïn bíìu trúđi múđ sâng ca mươt thađnh phưị ban ăïm Ăô lađ mươt dăi sâng vûún dađi thađnh mươt vađnh trođn lúân bao quanh bíìu trúđi vađ tûđ nghịn xûa ă ặúơc goơi lađ Ngín hađ Nùm 1750 nhađ chïị duơng cuơ ngûúđi Anh Thomas Wright cho mươt cịn sâch xịt sùưc, Thịt ngìn gưịc hay Giă thịt múâi vïì v truơ, ăô ưng gúơi rùìng câc vị nùìm mươt phiïịn deơt, “phiïịn ăâ mađi”, cô bïì dađy hûơu haơn, nhûng vûún ríịt xa theo moơi hûúâng ca bïì mùơt phiïịn Hïơ mùơt trúđi nùìm phiïịn deơt nađy, cho nïn tûơ nhiïn ta nhịn tûđ quă ăíịt doơc theo mùơt phùỉng phiïịn ta thíịy sâng hún nhịn theo bíịt kyđ hûúâng nađo khâc Ăíy lađ câi ta goơi lađ Ngín hađ

ûúâc tđnh khoăng 100 nghịn triïơu líìn khưịi lûúơng mùơt trúđi, nhûng mươt sưị nhađ thiïn vùn cho rùìng qìng múê rương cô thïí cô khưịi lûúơng lúân hún nhiïìu Hïơ mùơt trúđi úê câch tím ca ẵa vađo khoăng ba mûúi nghịn nùm ânh sâng vađ húi “dõch vïì phđa bùưc” mùơt phùỉng tím ca ẵa Ăơa quay, vúâi nhûơng tưịc ăươ ăaơt túâi khoăng 250 km/s vađ chịa nhûơng nhânh xóưn ưịc khưíng lưì Ăaơi thïí, nïịu cô thïí nhịn tûđ ngoađi vađo thị ăô s lađ mươt quang cănh vơ ăaơi! Toađn bươ hïơ thưịng nađy hiïơn thûúđng ặúơc goơi lađ Thiïn hađ hoùơc, vúâi mươt câch nhịn rương hún, “thiïn hađ ca chng ta”

Mươt nêt khâc ca bíìu trúđi ban ăïm, ăâng quan tím vïì mùơt v truơ hoơc, kêm r rađng hún nhiïìu so vúâi ngín hađ Trong chođm Andromeda (Tiïn nûơ) cô mươt ăưịm múđ khưng dïỵ thíịy lùưm nhûng cng nhịn thíịy r ăïm ăeơp trúđi nïịu ta biïịt cíìn tịm nô úê chưỵ nađo Tađi liïơu nhùưc ăïịn nô ăíìu tiïn cô thïí lađ sûơ ghi chêp vïì nô Sâch vïì câc vị cöị ắnh, nhađ thiïn vùn Ba Tû Abdurrahman Al - Sufi viïịt nùm 964 trûúâc Cưng ngn Ưng ă mư tă mư tă nô nhû mươt “ăâm míy nh” Sau cô câc kđnh thiïn vùn, ngûúđi ta ă khâm phâ cađng ngađy cađng nhiïìu nhûơng thiïn thïí rương lúân nhû víơy vađ câc nhađ thiïn vùn câc thïị k 17 vađ 18 ă thíịy câc thiïn thïí ăô ăi tịm nhûơng thiïn thïí mađ hoơ cho lađ thûơc sûơ híịp díỵn, lađ câc chưíi Ăïí cô mươt danh muơc tiïơn lúơi vïì câc thiïn thïí khưng phăi quan sât ăïịn tịm chưíi, nùm 1781 Charles Messier ă xịt băn mươt catalư nưíi tiïịng, câc linh vín vađ câc chuđm Cho ăïịn câc nhađ thiïn vùn víỵn cođn nhùưc ăïịn 103 thiïn thïí catalư ăô theo câc sưị hiïơu Messier ca chng - thđ duơ tinh vín Tiïn nûơ lađ M31, tinh vín Cua (Crab) lađ M1, v.v

nhiïn khoăng mươt phíìn ba câc víơt thïí catalư ca Messier lađ nhûơng tinh vín trùưng cô daơng elip khâ ăïìu ăùơn, ăô câi nưíi nhíịt lađ tinh vín Tiïn nûơ (M31) Khi câc kđnh thiïn vùn ặúơc căi tiïịn, thïm hađng nghịn tinh vín ă ặúơc phât hiïơn vađ vađo khoăng cịi thïị k 19, nhiïìu nhânh xóưn ưịc ă ặúơc tịm thíịy, kïí că M31 vađ M33 Tuy nhiïn, nhûơng kđnh thiïn vùn tưịt nhíịt ca thïị k 18 vađ 19 ă khưng thïí phín biïơt ặúơc nhûơng vị riïng l câc tinh vín hịnh elip hóơc xóưn ưịc, vađ băn chíịt ca chng víỵn cođn chûa r

Hịnh nhû Immanuel Kant lađ ngûúđi ăíìu tiïn ă cho rùìng mươt sưị câc tinh vín nađy lađ nhûơng thiïn hađ nhû thiïn hađ cuêa chuâng ta Vúâ ặúơc thuýịt cuêa Wright vïì ngín hađ, nùm 1755 Kant ă giă thiïịt cịn sâch “Lõch sûê tûơ nhiïn toađn nùng vađ thịt vïì trúđi ăíịt” ca ưng rùìng câc tinh vín “hóơc, ăng hún, mươt loaơi tinh vín nađo ăô” thûơc lađ nhûơng ẵa trođn cô daơng vađ kđch thûúâc giưịng thiïn hađ ca chng ta Chng ặúơc nhịn nhû lađ cô daơng elip búêi vị ăa sưị chng ặúơc nhịn nghiïng vađ cưị nhiïn lađ múđ nhaơt vị chng úê quâ xa

tûúêng vïì mươt v truơ chûâa ăíìy nhûơng thiïn hađ giưịng nhû thiïn hađ ca chng ta ă ặúơc nhiïìu ngûúđi duđ khưng phăi lađ tíịt că cưng nhíơn vađo ăíìu thïị k 19 Tuy nhiïn, cođn mươt khă nùng nûơa lađ câc tinh vín elip vađ xóưn ưịc nađy cô thïí chó lađ nhûơng ăâm míy úê thiïn hađ ca chng ta nhû nhiïìu víơt thïí khâc catalư ca Messier Mươt ngn nhín lúân gíy líìm líỵn lađ sûơ quan sât nhûơng ngưi buđng nưí mươt vađi tinh vín xóưn ưịc Nïịu câc tinh vín nađy quă lađ câc thiïn hađ ăươc líơp, vađ vị chng úê quâ xa nïn ta khưng phín biïơt nưíi nhûơng riïng biïơt thị câc vuơ nưí phăi cô mươt sûâc nưí maơnh kinh khng ăïí cho chng cođn sâng úê mươt khoăng câch xa nhû víơy Vïì ăiïìu nađy, tưi khưng thïí khưng trđch díỵn mươt ăoaơn vùn úê thïị k 19 Viïịt nùm 1893, nhađ viïịt vïì lõch sûê thiïn vùn ngûúđi Anh Agnes Mary Clerke ă lûu rùìng:

lïn múâ múâ vị úã quấ xa, lâ thåc cng mưåt loẩi Tuy nhiïn nïëu tûâ àố kùởt luờồn rựỗng chuỏng quaó thỷồc laõ nhỷọng tờồp hỳồp ca nhûäng vêåt thïí nhû mùåt trúâi thị quẫ lâ quấ vưåi Kïët lån nây câng tỗ rộ thiïëu cùn cûá cấc v bng nưí úã hai vị xẫy cấch mưåt phêìn tû thïë k Búãi vũ chựổc chựổn rựỗng duõ tinh vờn xa mờởy i nûäa thị cấc ngưi cng cấch xa chng ta nhû vêåy; àố, nïëu nhûäng hẩt thânh phêìn ca tinh vên lâ nhûäng mùåt trúâi thị nhûäng thiïn thïí vư cng to lúán mâ úã àố cấi ấnh sấng lúâ múâ ca chng gêìn nhû àậ tiïu (mâ chng ta thêëy), phẫi, nhû ưng Protor àậ chó ra, úã mưåt thang àưå lúán mâ trđ tûúãng tûúång ngûúâi khưng dấm nghơ àïën

Hiïơn chng ta biïịt rùìng nhûơng vuơ buđng nưí ăô quă thûơc lađ “úê mươt thang ăươ lúân mađ trđ tûúêng tûúơng ngûúđi khưng dâm nghơ ăïịn” Chng lađ nhûơng siïu múâi, nhûơng vuơ nưí ăô mươt ngưi cô ăươ trûng gíìn bùìng că mươt thiïn hađ Nhûng ăiïìu nađy cng chûa ặúơc biïịt ăïịn vađo nùm 1893

thïí Cưë nhiïn àưå trûng biïíu kiïën ph thåc khưng nhûäng vâo àưå trûng tuåt àưëi mâ côn vâo khoẫng cấch; nhû vêåy, biïët cẫ àưå trûng tuåt àưëi vâ àưå trûng biïíu kiïën ca mưåt thiïn thïí, ta cố thïí suy khoẫng cấch ca nố)

Hubble quan àưå trûng biïíu kiïën ca cấc xepheit tinh vên Tiïn nûä, vâ ûúác tđnh àưå trûng tuåt àưëi ca cấc chu k ca chng, àậ cố thïí tđnh khoẫng cấch túái tinh vờn Tiùn nỷọ, bựỗng caỏch duõng quy tựổc ỳn giaón rựỗng ửồ trỷng biùớu kiùởn tyó lùồ vỳỏi ửồ trûng tuåt àưëi vâ t lïå nghõch vúái bịnh phûúng khoaóng caỏch ệng kùởt luờồn rựỗng tinh vờn Tiùn nỷọ cấch ta 900.000 nùm ấnh sấng, hóåc lâ mûúâi lêìn xa hún khoẫng cấch tûâ trấi àêët àïën vêåt thïí xa nhêët thiïn hâ chng ta Hiïån mưåt sưë tđnh toấn lẩi vïì hïå thûác giûäa chu k xïpheit vâ àưå trûng Walter Baade vâ nhûäng ngûúâi khấc tiïën hânh àậ tùng khoẫng cấch ca tinh vên Tiïn nûä àïën hún hai triïåu nùm aánh saáng, nhûng kïët lån àậ rộ râng vâo nùm 1923: tinh vên Tiïn nûä vâ hâng nghịn tinh vên tûúng tûå lâ nhûäng thiïn haâ nhû thiïn haâ cuãa chuáng ta chûáa àêìy v tr túái nhûäng khoẫng cấch rêët xa theo mổi phđa

Ngay trûúâc băn chíịt “ngoađi thiïn hađ” ca câc tinh vín ặúơc kïịt lơn, câc nhađ thiïn vùn ă cô khă nùng ăưìng nhíịt câc vaơch phưí ca chng vúâi nhûơng vaơch quen thơc trïn câc phưí ngn tûê thưng thûúđng Tuy nhiïn, thíơp niïn 1910 - 1920, Vesto Melvin Slipher úê ăađi thiïn vùn Lowell ă khâm phâ rùìng câc vaơch phưí ca nhiïìu tinh vín bõ dõch chín nheơ vïì phđa ă hóơc vïì phđa xanh Câc dõch chín nađy ă ặúơc giăi thđch lađ hiïơu ûâng Doppler, chng cho thíịy lađ câc tinh vín ăang chín ăương rúđi xa hóơc tiïịn gíìn ăïịn quă ăíịt Vđ duơ, tinh vín Tiïn nûơ ặúơc khâm phâ lađ chín ăương vïì phđa quă ăíịt vúâi tưịc ăươ khoăng 300 km/s, chuđm thiïn hađ xa hún nùìm chođm Thíịt nûơ ặúơc coi lađ chín ăương rúđi xa trâi ăíịt vúâi tưịc ăươ khoăng 1000 km/s

ca chng ta vïì mươt sưị thiïn hađ nađo ăô vađ rúđi xa mươt sưị nađo ăô khâc Tuy nhiïn, sûơ giăi thđch nađy ă khưng ặâng vûơng ặúơc ngađy cađng cô nhiïìu dõch chín vaơch phưí lúân hún ặúơc khâm phâ ra, tíịt că ăïìu vïì phđa ă ca quang phưí Híìu nhû ngoađi mươt sưị đt víơt lâng giïìng gíìn nhû tinh vín Tiïn nûơ, câc thiïn hađ khâc thûúêng tăn thiïn hađ ca chng ta Cưị nhiïn ăiïìu nađy khưng cô nghơa lađ câc thiïn hađ ca chng ta cô mươt võ trđ trung tím ăùơc biïơt nađo ăô Ngûúơc laơi, hịnh nhû v truơ ăang trăi qua mươt sûơ buđng nưí ăô mưỵi mươt thiïn hađ ăïìu chaơy xa thiïn hađ khâc

Câch giăi thđch nađy ă ặúơc cưng nhíơn mươt câch phưí biïịn sau nùm 1929, Hubble bâo tin lađ ưng ă khâm phâ rùìng câc dõch chín ă ca câc thiïn hađ tùng lïn gíìn nhû t lïơ vúâi khoăng câch ăïịn chng ta Tíìm quan troơng ca sûơ quan sât nađy lađ úê chưỵ nô ăng lađ câi mađ ta cô thïí ăoân trûúâc ặúơc theo bûâc tranh ăún giăn nhíịt cô thïí cô ặúơc vïì mươt sûơ víơn chín víơt chíịt mươt v truơ ăang buđng nưí

Chng ta cô thïí chúđ ăúơi mươt câch trûơc giâc rùìng bíịt cûâ lc nađo v truơ cng phăi ặúơc nhịn thíịy giưịng búêi nhûơng nhađ quan sât moơi thiïn hađ ăiïín hịnh, vađ duđ hoơ nhịn vïì hûúâng nađo (ÚÊ ăíy vađ sau nađy tưi duđng tûđ “ăiïín hịnh” ăïí chó câc thiïn hađ khưng cô mươt chín ăương riïng lúân nađo mađ chó tham gia sûơ trưi giaơt v truơ chung cuêa moơi thiïn hađ) Giaê thuýịt nađy tûơ nhiïn ăïịn nưỵi (đt nhíịt tûđ thúđi Copernicus) nô ă ặúơc nhađ víơt lyâ thiïn vùn Anh Edward Arthur Milne goơi lađ ngn l v truơ hoơc

Khi ấp dng cho chđnh cấc thiïn hâ, ngun l v tr hoồc oõi hoói rựỗng mửồt ngỷỳõi quan saỏt mửồt thiïn hâ àiïín hịnh phẫi thêëy têët cẫ cấc thiïn hâ khấc chuín àưång vúái mưåt giẫn àưì vêån tưëc nhû nhau, bêët kïí ngûúâi quan úã thiïn hâ àiïín hịnh nâo Cố mưåt hïå quẫ toấn hổc trỷồc tiùởp cuóa nguyùn lyỏ noỏi rựỗng: vờồn tửởc tỷỳng àưëi ca bêët k hai thiïn hâ cng àïìu phẫi t lïå vúái khoẫng cấch giûäa chng àng nhû Hubble àậ tịm

cấch giûäa A vaõ B bựỗng khoaóng caỏch giỷọa B vaõ C Duõ vêån tưëc ca B nhịn tûâ A lâ bao nhiïu ài nûäa, thị ngun l v tr hổc àôi hỗi rựỗng C phaói coỏ vờồn tửởc nhỷ vờồy so vỳỏi B Nhỷng ờởy lỷu yỏ rựỗng C xa A gêëp àưi so vúái xa B, cng chuín àưång so vúái A nhanh gêëp àöi so vúái B Chuáng ta cố thïí thïm nhiïìu thiïn hâ vâo chỵi ca chng ta song bao giúâ kïët quẫ cng vêỵn lâ vêån tưëc li xa ca mưỵi thiïn hâ so vúái bêët cûá thiïn hâ nâo khấc àïìu t lïå vúái khoẫng cấch giûäa chng

Hịnh Tđnh ăưìng tđnh vađ ắnh lơt Hubble Ta v mươt súơi díy trïn ăô cô câc thiïn hađ câch xa nhû nhau: Z, A, B, C , vúâi nhûơng víơn tưịc ăo tûđ A hóơc B hóơc C ặúơc chó bùìng ăươ dađi vađ hûúâng ca câc mi tïn keđm theo Ngn l ăưìng tđnh ăođi hi rùìng víơn tưịc ca C nhịn tûđ B lađ bùìng víơn tưịc ca B nhịn tûđ A Cương hai víơn tưịc ăô cho ta víơn tưịc ca C nhịn tûđ A, ặúơc ăânh díịu búêi mươt mi tïn dađi gíịp

ăưi Tiïịp tuơc theo câch nađy, chng ta cô thïí ăiïìn kđn toađn bươ giăn ăưì víơn tưịc nhû trïn Nhû ta cô thïí thíịy, víơn tưịc tn theo ắnh lơt Hubble; víơn tưịc ca mươt thiïn hađ bíịt kyđ nhịn tûđ mươt thiïn hađ khâc lađ t lïơ vúâi khoăng câch giûơa chng Ăô lađ giăn ăưì víơn tưịc nhíịt phuđ húơp vúâi ngn l ăưìng tđnh

Nhû thûúđng xăy khoa hoơc, líơp lơn ăô cô thïí duđng că theo chiïìu thơn líỵn chiïìu nghõch Hubble quan sât tđnh t lïơ giûơa câc khoăng câch giûơa câc thiïn hađ vađ tưịc ăươ luđi ca chng, ă xâc minh mươt câch giân tiïịp tđnh ăng ăùưn ca ngn l v truơ hoơc Ăiïìu nađy thíơt lađ hïịt sûâc tha mn vïì mùơt triïịt hoơc - taơi mươt phíìn nađo ăô ca v truơ hóơc mươt hûúâng nađo ăô laơi khâc mươt phíìn khâc hóơc mươt hûúâng khâc? Ăiïìu nađy cng gip ta ýn trđ rùìng câc nhađ thiïn vùn quă lađ ăang quan sât mươt phíìn ăâng kïí cô thïí thíịy r ặúơc ca v truơ, chûâ khưng phăi mươt chưỵ xoây nh mươt vuđng xoây bao la hún ca v truơ Mùơt khâc chng ta cô thïí cho ngn l v truơ hoơc lađ ăng, dûơa theo nhûơng l l theo câch suy diïỵn, vađ suy hïơ thûâc t lïơ giûơa khoăng câch vađ víơn tưịc nhû ă lađm úê ăoaơn trïn Bùìng câch nađy, nhúđ phêp ăo khâ dïỵ câc dõch chín Doppler, chng ta cô thïí ăo khoăng câch nhiïìu víơt thïí ríịt xa tûđ víơn tưịc ca chng

Ngun l v tr hổc côn cố mưåt sûå ng hưå khấc vïì mùåt quan ngoâi viïåc cấc dõch chuín Doppler Sau àïí àêìy àïën

nhûông biïịn daơng thiïn hađ cuêa chuâng ta vađ chuđm thiïn hađ lương líỵy bïn caơch chođm Thíịt nûơ gíy ra, v truơ cô v xem ăùỉng hûúâng mươt câch ăùơc biïơt; nghơa lađ nô cô v giưịng nhû theo moơi hûúâng (Ăiïìu nađy laơi ặúơc chó r mươt câch cô sûâc thịt phuơc hún nûơa bùìng phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn thăo lơn úê chûúng sau) Nhûng tûđ thúđi Copernicus, chuâng ta ă hoơc ặúơc câch phăi cănh giâc giă thiïịt rùìng võ trđ ca loađi ngûúđi cô ăiïím gị ăùơc biïơt ăíy v truơ Víơy nïịu v truơ lađ ăùỉng hûúâng quanh ta thị nô phăi ăùỉng hûúâng theo moơi thiïn hađ ăiïín hịnh Tuy nhiïn, mưỵi mươt ăiïím ca v truơ cô thïí ặúơc ặa ăïịn bíịt cûâ mươt ăiïím nađo khâc, bùìng mươt chỵi phêp quay quanh nhûơng tím cưị ắnh (xem hịnh 2), cho nïn nïịu v truơ lađ ăùỉng hûúâng quanh bíịt cûâ ăiïím nađo, thị nô bơc phăi lađ ăưìng tđnh

Hịnh Tđnh ăùỉng hûúâng vađ tđnh ăưìng tđnh Nïịu v truơ lađ ăùỉng hûúâng taơi caê hai thiïn hađ vađ 2, thị nô lađ ăưìng tđnh Ăïí chó r rùìng câc ăiïìu kiïơn taơi hai ăiïím A vađ B tuđy lađ nhû nhau, ta v mươt ặúđng trođn ăi qua A quanh thiïn hađ 1, mươt ặúđng trođn khâc ăi qua B quanh thiïn hađ Tñnh ăùỉng hûúâng quanh thiïn hađ ăođi hi rùìng câc ăiïìu kiïơn phăi lađ nhû úê A vađ C, giao ăiïím ca hai vođng trođn Cng víơy, tđnh ăùỉng hûúâng quanh thiïn hađ ăođi hi ăiïìu kiïơn phăi nhû úê B vađ C Do ăô, chng phăi nhû úê A vađ B

Trûúâc ăi xa hún, ta phăi xem xêt mươt sưị haơn chïị ca ngn l v truơ hoơc Thûâ nhíịt, r rađng nô khưng ăng úê nhûơng quy mư nh - chng ta úê mươt thiïn hađ thơc vïì mươt nhôm ắa phûúng nh câc thiïn hađ khâc (trong ăô cô M31 vađ M33), nhôm nađy laơi úê gíìn mươt chuđm thiïn hađ ríịt lúân chođm Thíịt nûơ Thûơc ra, sưị 33 thiïn hađ ghi catalư Messier thị gíìn mươt nûêa úê mươt phíìn nh ca bíìu trúđi, chođm thíịt nûơ Ngn l v truơ hoơc nïịu quă thíơt lađ ăng thị chó cô tâc duơng chng ta nhịn v truơ úê quy mư đt nhíịt rương bùìng khoăng câch giûơa câc chuđm thiïn hađ, nghơa lađ vađo khoăng mươt trùm triïơu nùm ânh sâng

Côn cố mưåt hẩn chïë khấc Khi dng ngun l v tr hổc àïí suy hïå thûác t lïå giûäa vêån tưëc vâ khoẫng cấch giûäa cấc thiïn hâ,

chng ta ă giă thiïịt rùìng nïịu víơn tưịc C ăưịi vúâi B bùìng víơn tưịc B ăưịi vúâi A thị ăô víơn tưịc C ăưịi vúâi A lúân hún hai líìn Ăô chđnh lađ ắnh lơt “cương víơn tưịc” thưng thûúđng mađ mưỵi chng ta ăïìu biïịt, vađ chùưc chùưn ắnh lơt nađy ăng vúâi câc víơn tưịc tûúng ăưịi nh thûúđng gùơp thíịy ăúđi sưịng hađng ngađy Tuy nhiïn, ắnh lơt nađy ă bõ phâ săn ăưịi vúâi nhûơng víơn tưịc tiïịn gíìn túâi víơn tưịc ânh sâng (300.000km/s) búêi vị nïịu khưng thị cương mươt sưị víơn tưịc tûúng ăưịi, chng ta cô thïí ăi ăïịn mươt víơn tưịc tưíng húơp lúân hún víơn tưịc ânh sâng mađ ăiïìu nađy theo thịt tûúng ăưịi heơp ca Einstein lađ khưng thïí xăy Chùỉng haơn, phêp cương víơn tưịc thưng thûúđng nôi rùìng mươt hađnh khâch trïn mươt mây bay ăang chín ăương vúâi tưịc ăươ ba phíìn tû víơn tưịc ânh sâng bùưn vïì phđa trûúâc mươt viïn ăaơn vúâi mươt víơn tưịc bùìng ba phíìn tû víơn tưịc ânh sâng thị ăô víơn tưịc tûúng ăưịi ca viïn ăaơn so vúâi mùơt ăíịt lađ 1,5 víơn tưịc ânh sâng; ăiïìu nađy khưng thïí xăy Thịt tûúng ăưịi heơp trânh víịn ăïì ăô bùìng câch thay ăưíi quy lơt cương víơn tưịc: víơn tưịc ca C so vúâi A thûơc nh hún mươt cht so vúâi tưíng víơn töịc B ăöịi vúâi A vađ C ăöịi vúâi B, nhû víơy duđ cô cương bao nhiïu líìn víơn tưịc nh hún víơn tưịc ânh sâng, chng ta cng s khưng bao giúđ thu ặúơc víơn tưịc lúân hún víơn tưịc ânh sâng

Ăiïìu nađy ă khưng phăi lađ mươt víịn ăïì ăưịi vúâi Hubble, vađ nùm 1929, khưng mươt thiïn hađ nađo mađ ưng nghiïn cûâu úê bíịt kyđ chưỵ nađo laơi cô víơn tưịc gíìn bùìng víơn tưịc ânh sâng Duđ sao, câc nhađ v truơ hoơc suy nghơ vïì nhûơng khoăng câch thûơc lúân ăùơc trûng cho v truơ xêt vïì toađn bươ, hoơ phăi lađm viïơc mươt khung ly thịt cô thïí giăi qịt ặúơc nhûơng víơn tưịc xíịp xó víơn tưịc ânh sâng, nghơa lađ câc thịt tûúng ăưịi rương vađ heơp ca Einstein Dơ nhiïn ta bađn vïì nhûơng khoăng câch lúân nhû víơy, thị quan niïơm vïì khoăng câch cng mú hưì, vađ ta phăi nôi r lađ ta mịn khoăng câch ặúơc ăo bùìng quan sât ăươ trûng, hóơc ặúđng kđnh, hóơc chín ăương riïng hóơc bùìng mươt câch khâc nađo ăô

tưịc tûúng ûâng ca câc thiïn hađ ặúơc xâc ắnh bùìng phưí hoơc tûđ nhûơng dõch chín Doppler ca chng Ưng ă kïịt lơn rùìng cô mươt hïơ thûâc gíìn nhû tịn tđnh (nghơa lađ sûơ t lïơ thơn) giûơa víơn tưịc vađ khoăng câch Thûơc nhịn vađo câc sưị liïơu ca Hubble tưi khâ lûúơng lûơ vađ tûơ hi lađm ưng cô thïí ăi ăïịn mươt kïịt lơn nhû víơy - câc víơn tưịc thiïn hađ gíìn nhû khưng cô liïn hïơ vúâi khoăng câch ca chng, chó cô mươt xu hûúâng nheơ ca víơn tưịc lađ tùng theo khoăng câch Thûơc chng ta khưng thïí trưng ăúơi mươt hïơ thûâc t lïơ r rađng nađo giûơa víơn tưịc vađ khoăng câch ăưịi vúâi mûúđi tâm thiïn hađ ăô - tíịt că chng ăïìu quâ gíìn, khưng cô câi nađo úê xa hún chuđm Thíịt nûơ Thíơt lađ khô trânh kïịt lơn rùìng, dûơa trïn hóơc lađ câc l ăún giăn ặúơc phâc hoơa trïn ăíy hóơc lađ nhûơng phât triïín l thịt cô liïn quan s ặúơc thăo lơn dûúâi ăíy, Hubble ă biïịt trûúâc lúđi giăi mađ ưng cíìn tịm

Duđ ăi nûôa, vađo nùm 1931, chûâng cúâ ăaô trúê nïn roô hún nhiïìu, vađ Hubble ă cô thïí kiïím tra tđnh t lïơ giûơa víơn tưịc vađ khoăng câch cho nhûơng thiïn hađ cô víơn tưịc lïn ăïịn 20 000 km/s Vúâi nhûơng ûúâc tđnh khoăng câch cô ặúơc lc ăô, kïịt lơn lađ víơn tưịc tùng vađo khoăng 170 km/s ûâng vúâi mưỵi khoăng câch mươt triïơu nùm ânh sâng; nhû víơy, víơn tưịc 20.000 km/ s cô nghơa lađ khoăng câch lađ 120 triïơu nùm ânh sâng Con sưị ăô tûâc ăươ tùng víơn tưịc trïn khoăng câch, thûúđng ặúơc goơi lađ “hùìng sưị Hubble” (Nô lađ mươt hùìng sưị vúâi nghơa sûơ t lïơ giûơa víơn tưịc vađ khoăng câch khưng thay ăưíi cho tíịt că câc thiïn hađ úê mươt thúđi ăiïím ă cho, nhûng nhû chng ta s thíịy, hùìng sưị Hubble thay ăưíi theo thúđi gian v truơ tiïịn hôa)

thiïn vùn khấc (nhêët lâ Allan Sandage úã Palomar vâ ni Wilson) tiïëp tc vâ côn tiïëp tc cho àïën bêy giúâ

Kïịt lơn ặúơc rt mươt câch tưíng quât sau nûêa thïị k quan sât nađy lađ, caâc thiïn hađ ăang luđi xa khoêi chuâng ta vúâi nhûơng víơn tưịc t lïơ vúâi khoăng câch đt nhíịt ăưịi vúâi nhûơng víơn tưịc khưng quâ gíìn víơn tưịc ânh sâng Cưị nhiïn nhû ă nôi r thăo lơn ngn l v truơ hoơc, viïơc nađy khưng cô nghơa rùìng chng ta ăang úê mươt võ trđ ặúơc ûu ăi ăùơc biïơt, hóơc khưng ặúơc ûu ăi, nađo ăô v truơ; moơi cùơp thiïn hađ ăïìu tâch xa vúâi mươt víơn tưịc tûúng ăưịi t lïơ vúâi khoăng câch giûơa chng Sûơ sûêa ăưíi quan troơng nhíịt ca câc kïịt lơn ăíìu tiïn ca Hubble lađ xêt laơi thang khoăng câch ngoađi thiïn hađ: mươt phíìn nhû lađ kïịt quă sûơ tđnh laơi hïơ thûâc chu kyđ - ăươ trûng ca câc xïphïit ca Leavitt - Shapley mađ Walter Baade vađ nhûơng ngûúđi khâc ă tiïịn hađnh, khoăng câch ăïịn câc thiïn hađ xa xùm bíy giúđ ặúơc ûúâc lûúơng khoăng mûúđi líìn lúân hún so vúâi úê thúđi Hubble Nhû víơy, hùìng sưị Hubble bíy giúđ ặúơc xem chó lađ vađo khoăng 15 kilưmet mưỵi giíy mưỵi triïơu nùm ânh sâng

lâ mûúâi lùm kilưmet mưỵi giêy mưỵi triïåu nùm ấnh sấng thị tíi ca v tr phẫi đt hún 20 nghịn triïåu nùm

Ăưi chng ta tôm tùưt tíịt că nhûơng ăiïìu ăô bùìng câch nôi vùưn tùưt rùìng kđch thûúâc v truơ ăang tùng lïn Viïơc nađy khưng cô nghơa lađ v truơ bơc phăi cô kđch thûúâc hûơu haơn duđ rùìng nô cng cô thïí cô Ta duđng câch nôi nađy vị úê bíịt cûâ lc nađo ăô, khoăng câch giûơa bíịt kyđ cùơp thiïn hađ ăiïín hịnh nađo cng tùng lïn theo mươt t sưị nhû Trong bíịt kyđ mươt khoăng thúđi gian ă ngùưn nađo ăïí cho víơn tưịc câc thiïn hađ cô thïí coi lađ hùìng sưị, ăươ tùng khoăng câch giûơa mươt cùơp thiïn hađ ăiïín hịnh s ặúơc tđnh bùìng tđch ca víơn tưịc tûúng ăưịi ca chng vúâi thúđi gian trưi qua, hóơc duđng ắnh lơt Hubble, bùìng tđch ca hùìng sưị Hubble, khoăng câch vađ thúđi gian Nhûng lc ăô t sưị giûơa ăươ tùng khoăng câch vađ băn thín khoăng câch s ặúơc tđnh bùìng hùìng sưị Hubble nhín vúâi thúđi gian trưi qua, nô lađ nhû vúâi moơi cùơp thiïn hađ Vñ duơ, sau mươt khoăng thúđi gian vađo mươt phíìn trùm thúđi gian gin núê ăùơc trûng (sưị nghõch ăăo ca hùìng sưị Hubble), khoăng câch ca moơi cùơp thiïn hađ ăiïín hịnh s tùng lïn mươt phíìn trùm Lc ăô ta cô thïí nôi mươt câch thư thiïín rùìng kđch thûúâc v truơ ă tùng mươt phíìn trùm

chín ă ca chng cho thíịy thị chng phăi phât nhûơng lûúơng nùng lûúơng khưíng lưì ăïí cô thïí sâng nhû víơy Cịi cuđng khưng phăi dïỵ xâc ắnh hïơ thûâc giûơa víơn tưịc vađ khoăng câch thíơt lađ lúân

Tuy nhiïn, cô mươt câch ăươc líơp ăïí khùỉng ắnh rùìng câc thiïn hađ ăang tâch xa nhû câc dõch chín ă cho thíịy Nhû ta ă thíịy, câch giăi thđch vïì câc dõch chín ă ăô bao hađm nghơa v truơ bùưt ăíìu gin núê khoăng gíìn 20 nghịn triïơu nùm trûúâc ăíy Do ăô sûơ khùỉng ắnh nađy cô thïí ăng nïịu ta tịm ặúơc mươt bùìng chûâng nađo khâc cho thíịy rùìng quă thûơc v truơ cô tíi vađo cúơ ăô Thûơc cô nhiïìu l ăïí tin rùìng thiïn hađ ca chng ta vađo khoăng 10 ăïịn 15 nghịn triïơu tíi Con sưị ûúâc lûúơng ăô xịt phât că tûđ ăươ nhiïìu t ăưịi ca nhiïìu ăưìng võ phông xaơ qua ăíịt (ăùơc biïơt lađ câc ăưìng võ ca urani, urani - 235 vađ urani - 238) vađ caê tûđ sûơ tđnh toân sûơ tiïịn hôa ca câc vị Chùưn chùưn khưng cô mươt quan hïơ trûơc tiïịp nađo giûơa tưịc ăươ phông xaơ hóơc tưịc ăươ tiïịn hôa ca câc vị vađ sûơ dõch chín ă ca câc thiïn hađ xa xùm, nhû víơy ă cô thïí tin rùìng tíi v truơ suy tûđ hùìng sưị Hubble cô thïí thûơc sûơ biïíu diïỵn mươt sûơ bùưt ăíìu ăuâng ăùưn

nùm 1950, ăaô lađ ăiïìu kiïơn tiïn qịt ch ýịu ặa ăïịn sûơ xịt hiïơn v truơ hoơc vuơ nưí lúân nhû mươt l thịt chín

Bûác tranh v tr mâ ta àậ phấc úã àêy lâ hịnh ẫnh mưåt “àân ong thiïn hâ” àang tưí Cho àïën nay, àưëi vúái chng ta, ấnh sấng múái chó àống vai trô “sûá giẫ giûäa cấc vị sao” mang thưng tin vïì khoẫng cấch vâ vêån tưëc ca cấc thiïn hâ

Tuy nhiïn, câc ăiïìu kiïơn v truơ sú khai ríịt khâc bíy giúđ, nhû chng ta s thíịy, lc ăô chđnh ânh sâng ă lađ thađnh phíìn ch ýịu ca v truơ, vađ víơt chíịt thưng thûúđng chó ăông vai trođ ca mươt sûơ nhiïỵm khưng ăâng kïí Cho nïn s cô đch sau nađy cho ta nïịu ta khùỉng ắnh laơi xem ta ă biïịt ặúơc câi gị vïì dõch chín ă qua sûơ diïỵn biïịn ca câc sông aânh saâng vuô truơ giaôn núê

bẫng chín ca ta vïì bûúác sống ca phưí laõ 46 %, ta coỏ thùớ kùởt luờồn rựỗng vuọ truå hiïån lúán hún so vúái aánh saáng rúâi khỗi C 295 lâ 46 %

Cho àïën àêy ta chó nối àïën nhûäng chuån mâ cấc nhâ vêåt l gổi lâ nhûäng vêën àïì “àưång hổc”, cố liïn quan àïën sûå mư tẫ chuín àưång mâ khưng xết cấc lûåc chi phưëi nố Tuy nhiïn, nhiïìu thïë k, cấc nhâ vêåt l vâ thiïn vùn cng àậ thûã tịm hiïíu àưång lûåc hổc ca v tr Àiïìu nây khưng trấnh khỗi dêỵn àïën viïåc nghiïn cûáu vai trô v tr hổc ca lûåc nhêët tấc àưång giûäa cấc thiïn thïí lâ lûåc hêëp dêỵn

Nhû cô thïí chúđ ăúơi, Isaac Newton lađ ngûúđi ăíìu tiïn ă suy nghơ vïì víịn ăïì nađy Trong mươt cơc trao ăưíi thû tûđ nưíi tiïịng vúâi mươt hoơc giă cưí ăiïín úê Cambridge lađ Richard Bentley, Newton cưng nhíơn rùìng nïịu víơt chíịt ca v truơ phín phưịi ăïìu ăùơn mươt vuđng hûơu haơn thị nô ríịt cô xu hûúâng rúi vađo tím, vađ “húơp thađnh mươt khưịi cíìu lúân úê ăô” Mùơt khâc, nïịu víơt chíịt ặúơc răi ăïìu mươt khoăng khưng vư haơn, thị s khưng cô tím nađo ăïí cho nô rúi vađo ăíịy Trong trûúđng húơp ăô nô cô thïí kïịt laơi thađnh mươt sưị vư haơn câc khưịi víơt chíịt, răi râc khùưp v truơ; Newton gúơi rùìng ăíy ríịt cô thïí lađ ngìn gưịc ca mùơt trúđi vađ câc vị

thuët ngun thy àểp àệ trúã nïn xêëu ài, nhûng phẫi dng àïí cờn bựỗng lỷồc hờởp dờợn ỳó nhỷọng khoaóng caỏch lỳỏn

Mư hịnh ca Einstein quă thûơc lađ tơnh vađ khưng tiïn ăoân câc dõch chín ă Cng nùm ăô, 1917, mươt lúđi giăi khâc ca thịt ặúơc sûêa ăưíi ca Einstein ă ặúơc nhađ thiïn vùn Hađ Lan E de Sitter tịm Duđ rùìng lúđi giăi nađy cô v tơnh, vađ nhû víơy cô thïí cưng nhíơn ặúơc theo câc tûúêng v truơ hoơc lc ăô, nô cô tđnh chíịt ăâng ch lađ tiïn ăoân mươt sûơ dõch chín ă t lïơ vúâi khoăng câch! Sûơ tưìn taơi ca nhûơng dõch chín ă lúân ca câc tinh vín lc ăô chûa ặúơc câc nhađ thiïn vùn chíu Íu biïịt ăïịn Tuy nhiïn, vađo khoăng cịi chiïịn tranh thïị giúâi líìn thûâ nhíịt, nhûơng tin tûâc vïì sûơ quan sât ặúơc nhûơng dõch chín ă lúân ă trìn tûđ M sang chíu Íu, vađ mư hịnh ca de Sitter líơp tûâc trúê thađnh nưíi tiïịng Thûơc nùm 1922 nhađ thiïn vùn Anh Athur Eddington viïịt giâo trịnh toađn diïơn ăíìu tiïn vïì thịt tûúng ăưịi rương, ưng ă phín tđch câc sưị liïơu dõch chín ă hiïơn cô theo mư hịnh de Sitter Băn thín Hubble nôi rùìng chđnh mư hịnh ca de Sitter ă lađm cho câc nhađ thiïn vùn thíịy tíìm quan troơng ca mươt sûơ phuơ thơc ca dõch chín ă vađo khoăng câch, vađ mư hịnh ăô cô thïí ă úê trđ ôc ca ưng ưng khâm phâ tđnh t lïơ giûơa dõch chín ă vúâi khoăng câch vađo nùm 1929

Hiïơn sûơ nhíịn maơnh nhû víơy vađo mư hịnh de Sitter híìu nhû khưng thđch húơp Mươt mùơt nô quă khưng phăi lađ mươt mư hịnh tơnh cht nađo, nô cô l chó tơnh ặa câc toơa ăươ khưng gian vađo mươt câch ăùơc biïơt, nhûng khoăng câch giûơa nhûơng ngûúđi quan sât “ăiïín hịnh” mư hịnh thûơc sûơ tùng theo thúđi gian vađ chđnh sûơ luđi xa tưíng quât ăô ă sinh sûơ dõch chín ă Ngoađi l lađm dõch chuýín ăoê trúê thađnh tyê lïơ vúâi khoăng câch mươt hịnh de Sitter chđnh lađ mư hịnh nađy tha mn ngn l v truơ hoơc, nhûng nhû ta ă thíịy, ta chúđ ăúơi mươt t lïơ giûơa víơn tưịc tûúng ăưịi vađ khoăng câch moơi thuýịt thoêa maôn nguýn lyâ nađy

díỵn, vađ Einstein ă t tiïịc rùìng ưng ă tûđng ặa sûơ thay ăưíi ăô vađo câc phûúng trịnh ban ăíìu ca ưng Nùm 1922 lúđi giăi tưíng quât ăưìng tđnh vađ ăùỉng hûúâng ca câc phûúng trịnh ban ăíìu ca Einstein ă ặúơc nhađ bâc hoơc Nga Alexandre Fridmann tịm Chđnh câc mư hịnh Fridmann nađy, cùn cûâ trïn câc phûúng trịnh trûúđng ban ăíìu ca Einstein, chûâ khưng phăi câc mư hịnh de Sitter hóơc Einstein ă cung cíịp cú súê toân hoơc cho ăa sưị nhûơng thịt v truơ hoơc hiïơn ăaơi

Câc mư hịnh Fridmann thơc vađo hai loaơi ríịt khâc Nïịu míơt ăươ trung bịnh ca víơt chíịt v truơ nh hún hóơc bùìng mươt giâ trõ túâi haơn nađo ăô, v truơ phăi vư haơn vïì khưng gian Trong trûúđng húơp nađy, sûơ núê hiïơn cuêa vuô truơ seô tiïịp diïỵn mi mi Mùơt khâc, nïịu míơt ăươ ca v truơ lúân hún giâ trõ túâi haơn ăô, thị ăô trûúđng híịp díỵn sinh búêi víơt chíịt lađm cho v truơ cong lïn băn thín nô, nô lađ hûơu haơn duđ rùìng khưng cô biïn, nhû bïì mùơt ca mươt hịnh cíìu (Nghơa lađ, nïịu chng ta bùưt ăíìu du hađnh theo mươt ặúđng thùỉng, ta s khưng ăi ăïịn mươt biïn nađo ca v truơ mađ chó quay vïì chưỵ xịt phât) Trong trûúđng húơp nađy câc trûúđng híịp díỵn ríịt ă maơnh ăïí cô thïí lađm ngûđng sûơ gin núê ca v truơ, nhû víơy cng cô thïí cô lc nô s “nưí vađo” ăïí trúê laơi mươt míơt ăươ lúân vư haơn Míơt ăươ túâi haơn t lïơ vúâi bịnh phûúng ca hùìng sưị Hubble; vúâi trõ sưị ặúơc chíịp nhíơn hiïơn mươt câch rương ri ca hùìng sưị ăô lađ 15 kilưmet mưỵi giíy mưỵi triïơu nùm ânh sâng, míơt ăươ túâi haơn bùìng x 10 m ím 30 gam mưỵi centimet khưịi hóơc khoăng ba ngn tûê hyărư mưỵi nghịn lđt khưng gian

Sûơ tûúng tûơ nađy cho thíịy r taơi khưng thïí tịm ặúơc nhûơng lúđi giăi v truơ hoơc tơnh cho câc phûúng trịnh Einstein — ta khưng thïí quâ ngaơc nhiïn thíịy mươt hođn ăâ bay hóơc rúi xịng mùơt ăíịt, nhûng ta khô mađ thíịy ặúơc mươt hođn ăâ tûơ treo lú lûêng trïn khưng Sûơ tûúng tûơ nađy cng gip chng ta trânh ặúơc mươt sûơ hiïíu líìm thưng thûúđng vïì v truơ dn núê Câc thiïn hađ tâch rúđi khưng phăi vị mươt lûơc bđ míơt nađo ăô ăang ăííy chng xa nhau, cng ăng nhû hođn ăâ vđ duơ ca ta khưng phăi bõ quă ăíịt ăííy luđi Mađ ăng hún, câc thiïn hađ tâch rúđi búêi chng ă bõ bùưn rúđi mươt vuơ nưí nađo ăô quâ khûâ

Vađo nhûơng nùm 1920, ăiïìu nađy khưng ặúơc nhíơn thûâc r, nhûng nhiïìu tđnh chíịt chi tiïịt ca câc mư hịnh Fridmann cô thïí tđnh ặúơc mươt câch ắnh lûúơng bùìng câch duđng sûơ tûúng tûơ nađy mađ khưng cíìn ăïịn thịt tûúng ăưịi rương Ăïí tđnh chín ăương ca mươt thiïn hađ ăiïín hịnh nađo ăô so vúâi thiïn hađ ca ta, hy v mươt hịnh cíìu vúâi thiïn hađ ca ta úê tím vađ vúâi thiïn hađ ăang nghiïn cûâu trïn bïì mùơt; chín ăương ca thiïn hađ nađy chđnh lađ chín ăương xăy nïịu khưịi lûúơng ca v truơ chó bao gưìm víơt chíịt hịnh cíìu vađ khưng cô gị úê ngoađi Ăiïìu nađy cng giưịng nhû thïí ta ăađo mươt hưị síu, ta s thíịy rùìng gia tưịc troơng lûơc túâi tím chó phuơ thơc vađo lûúơng víơt chíịt úê gíìn tím hún lađ gíìn hưị ca chng ta, nhû thïí lađ mùơt ăíịt úê chđnh ăây hưị Kïịt quă ăâng ch ăô biïíu hiïơn úê mươt ắnh l cô giâ trõ thịt híịp díỵn ca Einstein vađ că Newton, nô chó phuơ thơc vađo tđnh ăưịi xûâng cíìu ca hïơ nghiïn cûâu; biïịn thïí tûúng ăưịi rương ca ắnh l nađy ặúơc nhađ toân hoơc Myô G D Birkhoff chûâng minh vađo nùm 1923, nhûng nghơa v truơ hoơc ca nô vađi chuơc nùm sau ăô víỵn chûa ặúơc nhíơn thûâc r

hịnh cíìu - hịnh cíìu cađng lúân thị víơn tưịc ca thiïn hađ laơi phăi cađng nhanh ăïí thoât nô Nhûng ắnh lơt Hubble nôi rùìng víơn tưịc thûơc ca mươt thiïn hađ trïn bïì mùơt hịnh cíìu cng t lïơ vúâi bân kđnh hịnh cíìu - khoăng câch kïí tûđ chưỵ ta Nhû víơy duđ víơn tưịc thoât phuơ thơc vađo bân kđnh, song t sưị giûơa víơn tưịc thûơc ca thiïn hađ vađ víơn tưịc thoât ca nô khưng phuơ thơc kđch thûúâc hịnh cíìu; noâ lađ nhû cho moơi thiïn hađ vađ nhû duđ ta líịy thiïn hađ nađo lađ tím hịnh cíìu Tuđy thơc vađo câc giâ trõ ca hùìng sưị Hubble vađ míơt ăươ v truơ mađ mưỵi thiïn hađ chín ăương theo ắnh lơt Hubble s hóơc cô víơn tưịc lúân hún víơn tưịc thoât vađ thoât ăïịn ci vư haơn, hóơc s cô víơn tưịc thíịp hún víơn tưịc thoât vađ rúi laơi vïì phđa ta vađo mươt lc nađo ăô tûúng lai Míơt ăươ túâi haơn chó ăún giăn lađ giâ trõ ca míơt ăươ v truơ mađ víơt tưịc thoât ca mưỵi thiïn hađ ăng bùìng víơn tưịc tđnh theo ắnh lơt Hubble Míơt ăươ túâi haơn chó cô thïí phuơ thơc vađo hùìng sưị Hubble vađ thûơc nô chó ăún giăn lađ t lïơ vúâi bịnh phûúng hùìng sưị Hubble (xem ch thđch toân hoơc 2)

Hịnh Ăõnh l Birkhoff vađ sûơ gin núê ca v truơ Hịnh v lïn mươt sưị thiïn hađ cng vúâi câc víơn tưịc ca chng so vúâi mươt thiïn hađ G ă cho, ặúơc chó úê ăíy bùìng nhûơng mi tïn keđm theo ăươ dađi vađ hûúâng thđch húơp (theo ắnh lơt Hubble, câc víơn tưịc nađy ặúơc coi lađ t lïơ vúâi khoăng câch ăïịn C) Ăõnh l Birkhoff nïu lïn rùìng: mịn tđnh víơn tưịc ca thiïn hađ A so vúâi G chó cíìn tđnh ăïịn khưịi lûúơng chûâa khưịi hịnh cíìu quanh G ăi qua A (ặúđng ặât nêt) Nïịu A khưng quâ xa G, trûúđng híịp díỵn ca víơt chíịt hịnh cíìu s vûđa phăi, vađ chín ăương ca A cô thïí tđnh theo câc ắnh lơt cú hoơc cuêa Newton

Sûơ liïn hïơ chi tiïịt giûơa thúđi gian vađ kđch thûúâc v truơ (nghơa lađ khoăng câch giûơa bíịt cûâ hai thiïn hađ ăiïín hịnh nađo) cô thïí tịm bùìng câch sûê duơng nhûơng líơp lơn nhû víơy, nhûng kïịt quă phûâc taơp hún nhiïìu(xem hịnh 4) Tuy nhiïn cô mươt kïịt quă ăún giăn sau nađy ríịt cíìn cho chng ta Trong thúđi kyđ sú khai ca v truơ, kđch thûúâc v truơ biïịn thiïn nhû mươt ly thûđa ăún giăn ca thúđi gian: ly thûđa 2/3 nïịu b qua míơt ăươ bûâc xaơ hóơc ly thûđa 1/2 nïịu míơt ăươ bûâc xaơ vûúơt míơt ăươ víơt chíịt (xem ch thđch toân hoơc 3) Mươt khđa caơnh ca câc mư hịnh v truơ hoơc Fridmann mađ ta khưng thïí hiïíu ặúơc nïịu khưng duđng thuýịt tûúng ăöịi röơng lađ möịi

liïn hïå giûäa mêåt àưå vâ hịnh hổc - v tr lâ múã vâ vư hẩn hóåc àống vâ hûäu hẩn ty theo vêån tưëc thiïn hâ lúán hún hay bế hún vêån tưëc thoất

Mươt câch ăïí biïịt víơn tưịc thiïn hađ cô vûúơt víơn tưịc thoât hay khưng lađ ăo tưịc ăươ ăi chíơm laơi ca chng Nïịu ăươ giăm tưịc ăô bê hún (hóơc lúân hún) mươt mûâc nađo ăô, thị lc ăô víơn tưịc thoât bõ (hóơc khưng bõ) vûúơt Trong thûơc tïị ăiïìu nađy cô nghơa lađ ngûúđi ta phăi ăo ăươ cong ca ăưì thõ chó sûơ phuơ thơc ca dõch chín ă vađo khoăng câch ăưịi vúâi nhûơng thiïn hađ úê xa (xem hịnh 5) Khi ăi tûđ mươt v truơ hûơu haơn cô míơt ăươ cao hún ăïịn mươt v truơ vư haơn cô míơt ăươ thíịp hún, ăươ cong ca ặúđng dõch chín ă phuơ thơc khoăng câch bõ lađm cho phùỉng úê nhûơng khoăng câch ríịt lúân Viïơc nghiïn cûâu hịnh daơng ca ặúđng dõch chín ă - khoăng câch úê nhûơng khoăng câch lúân thûúđng ặúơc goơi lađ “chûúng trịnh Hubble”

Hịnh Sûơ gin núê vađ co heơp ca v truơ Khoăng câch giûơa nhûơng thiïn hađ ăiïín hịnh ặúơc v (ăún võ tuđy yâ) nhû lađ möơt hađm cuêa thúđi gian cho hai mư hịnh v truơ hoơc cô thïí duđng Trong trûúđng húơp mươt “v truơ múê”, v truơ lađ vư haơn; míơt ăươ thíịp hún míơt ăươ túâi haơn; vađ sûơ gin núê rùìng bõ chíơm laơi, s tiïịp tuơc mi mi Trong trûúđng húơp mươt “v truơ ăông”, v truơ lađ hûơu haơn, sûơ gin núê s mươt lc nađo ăô kïịt thc vađ sau ăô s cô mươt sûơ co laơi Câc ặúđng cong ặúơc biïíu diïỵn trïn ăíy ặúơc tđnh theo câc phûúng trịnh trûúđng ca Einstein mađ khưng cíìn mươt hùìng sưị v truơ hoơc cho mươt v truơ ch ýịu lađ víơt chíịt

Vúâi mươt sûơ cưị gùưng lúân lao Hubble, Sandage vađ gíìn ăíy mươt sưị nhađ khoa hoơc khâc nûơa ă tiïịn hađnh chûúng trịnh nađy Nhûng cho ăïịn kïịt quă víỵn chûa cô tđnh chíịt kïịt lơn Câi khô lađ ăïí ûúâc tđnh khoăng câch ăïịn nhûơng thiïn hađ xa, ngûúđi ta cô thïí duđng nhûơng ăưíi ânh kiïíu xïpheit hóơc nhûơng ngưi sâng nhíịt nhû lađ nhûơng víơt ăânh díịu khoăng câch, trâi laơi, ta phăi ûúâc lûúơng khoăng câch tûđ ăươ sâng biïíu kiïịn ca câc thiïn hađ Nhûng lađm ta cô thïí biïịt ặúơc rùìng câc thiïn hađ ta ăang nghiïn cûâu ăïìu cô mươt ăươ trûng tơt ăưịi nhû nhau? (Nhúâ rùìng ăươ trûng biïíu kiïịn lađ nùng lûúơng bûâc xaơ mađ ta nhíơn ặúơc úê mươt ăún võ diïơn tđch kđnh thiïn vùn, ăöơ trûng tuýơt ăöịi lađ nùng

lûúơc toađn phíìn phât theo moơi hûúâng búêi thiïn thïí; ăươ trûng biïíu kiïịn t lïơ vúâi ăöơ trûng tuýơt ăöịi vađ tyê lïơ nghõch vúâi bịnh phûúng khoăng câch) Cô nhûơng nguy cú ghï gúâm hiïơu ûâng choơn loơc - ta nhòn cađng xa thị ta cô xu hûúâng choơn nhûơng thiïn hađ cô ăươ trûng tơt ăưịi cađng lúân Mươt víịn ăïì cođn tïơ haơi hún nûơa lađ sûơ tiïịn hôa ca câc thiïn hađ Khi ta nhịn câc thiïn hađ ríịt xa, chng ta thíịy chng úê traơng thâi hađng nghịn triïơu nùm trûúâc ăíy câc tia sâng bùưt ăíìu cơc du hađnh ca chng ăïịn chưỵ ta Nïn nhûơng thiïn hađ ăiïín hịnh lc ăô cođn sâng hún bíy giúđ, ta s ûúâc lûúơng khoăng câch ca chng thíịp hún thûơc tïị Mươt khă nùng mađ ríịt gíìn ăíy J P Ostriker vađ S D Tremaine úê Princeton gúơi lađ nhûơng thiïn hađ lúân hún tiïịn hôa khưng phăi chó lađ câc ngưi câ thïí ca chng tiïịn hôa, mađ cođn lađ chng nịt thïm nhûơng thiïn hađ nh lín cíơn! S cođn líu ta múâi biïịt chùưc rùìng ta cô mươt sûơ hiïíu biïịt ắnh lûúơng ăng ăùưn vïì câc loaơi tiïịn hôa thiïn hađ khâc ăô

Hịnh Ăưì thõ dõch chín ă phuơ thơc vađo khoăng câch Dõch chín ă ặúơc v nhû lađ mươt hađm ca khoăng câch cho bưịn thịt v truơ hoơc khă dơ (nôi chđnh xâc hún, khoăng câch úê ăíy lađ “khoăng câch sâng” - khoăng câch suy cho mươt víơt mađ ta biïịt ăươ trûng riïng hóơc tơt ăưịi tûđ nhûơng quan sât vïì ăươ trûng biïíu kiïịn ca nô) Câc ặúđng cô ghi “míơt ăươ gíịp ăưi míơt ăươ túâi haơn”, “míơt ăươ túâi haơn” vađ “míơt ăươ bùìng khưng” ặúơc tđnh mư hịnh Friedmann, sûê duơng câc phûúng trịnh ca Einstein cho mươt v truơ ch ýịu lađ víơt chíịt, khưng cíìn mươt hùìng sưị v truơ hoơc; chng tûúng ûâng líìn lûúơt vúâi mươt v truơ ăông, vûđa ă múê, hóơc múê (xem hịnh 4) Ăûúđng cong ghi “traơng thâi dûđng” ặúơc âp duơng bíịt kyđ l thịt nađo mađ ăô hịnh daơng ca v truơ khưng thay ăưíi theo thúđi gian Câc quan sât hiïơn khưng phuđ húơp tưịt vúâi ặúđng “traơng thâi dûđng”, song chng khưng cho ta lûơa choơn mươt câch r rađng sưị nhûơng khă nùng khâc nhau, búêi vị nhûơng l thịt khưng cô traơng thâi dûđng sûơ tiïịn hôa ca câc thiïn hađ lađm cho viïơc xâc ắnh khoăng câch trúê nïn khưng chùưc chùưn Moơi ặúđng cong ăïìu ặúơc v vúâi hùìng sưị Hubble líịy bùìng 15 km mưỵi giíy mưỵi triïơu nùm ânh sâng (ûâng vúâi thúđi gian giaôn núê ăùơc trûng lađ 20 000 triïơu nùm), song câc ặúđng cong cô thïí ặúơc duđng cho bíịt kyđ giâ trõ nađo khâc ca hùìng sưị Hubble bùìng câch chó v laơi theo cuđng tó lïơ moơi khoăng câch

Hiïơn kïịt lơn tưịt nhíịt rt tûđ chûúg trịnh Hubble lađ ăươ giăm tưịc ca câc thiïn hađ xa cô v ríịt bê Nhû víơy cô nghơa lađ chng ăang chín ăương vúâi víơn tưịc cao hún víơn tưịc thoât, nhû víơy v truơ lađ múê vađ s gin núê mi mi Ăiïìu nađy khúâp ăng vúâi nhûơng ûúâc tđnh vïì míơt ăươ v truơ ; víơt chíịt thíịy ặúơc câc thiïn hađ hịnh nhû cương laơi chó cho míơt ăươ khưng quâ mươt vađi phíìn trùm míơt ăươ túâi haơn Tuy nhiïn ăiïìu nađy cng chûa chùưc lùưm Nhûơng ûúâc tđnh vïì khưịi lûúơng thiïn hađ tùng lïn nhûơng nùm gíìn ăíy Ngoađi ra, nhû George Field úê Harvard vađ mươt sưị ngûúđi khâc ă gúơi , cô thïí tưìn taơi mươt loaơi khđ hyăro ă ion hoâ giûơa câc thiïn hađ cô thïí cung cíịp mươt míơt ăươ víơt chíịt túâi haơn ca v truơ, nhûng cho ăïịn víỵn chûa ặúơc phât hiïơn

May thay, khưng cíìn ăi ăïịn mươt qịt ắnh dûât khoât vïì hịnh hoơc úê quy mư lúân ca v truơ ăïí rt nhûơng kïịt lơn vïì sûơ bùưt ăíìu ca nô L lađ vị v truơ cô mươt thûâ ặúđng chín trúđi vađ ặúđng chín trúđi ăô co heơp laơi nhanh chông ta nhịn quay vïì lc bùưt ăíìu

May thay, khưng cíìn ăi ăïịn mươt qịt ắnh dûât khoât vïì hịnh hoơc úê quy mư lúân ca v truơ ăïí rt nhûơng kïịt lơn vïì sûơ bùưt ăíìu ca nô L lađ vị v truơ cô mươt thûâ ặúđng chín trúđi vađ ặúđng chín trúđi ăô co heơp laơi nhanh chông ta nhịn quay vïì lc bùưt ăíìu

giúâ Tuy nhiïn, ta nhịn vïì lc bùỉt àêìu, khoẫng cấch àïën chên trúâi co lẩi nhanh hún kđch thûúác vuä truå Kñch thûúác vuä truå tyã lïå vúái ly thûâa mưåt phêìn hai hóåc hai phêìn ba ca thúâi gian (xem ch thđch toấn hổc 3), khoẫng cấch àïën chên trúâi chó àún giẫn lâ t lïå vúái thúâi gian Cho nïn úã nhûäng thúâi gian câng li vïì quấ khûá, chên trúâi bao quanh mưåt phêìn câng ngây câng nhỗ ca v tr (xem hịnh 6)

Hịnh Nhûơng chín trúđi mươt v truơ gin núê V truơ úê ăíy ặúơc v dûúâi daơng mươt hịnh cíìu úê bưịn thúđi ăiïím câch ăïìu “Chín trúđi” ca mươt ăiïím P lađ khoăng câch mađ ngoađi ăô câc tđn hiïơn ânh sâng khưng cô thúđi giúđ ăïịn P Phíìn v truơ úê phđa “chín trúđi” ặúơc v úê ăíy bùìng phíìn khưng cô vaơch vaơch ca hịnh cíìu Khoăng câch tûđ P ăïịn chín trúđi tùng t lïơ vúâi thúđi gian Mùơt khâc “bân kđnh” ca v truơ tùng nhû cùn hai ca thúđi gian, ûâng vúâi trûúđng húơp ca mươt v truơ chuê ýịu lađ bûâc xaơ Hïơ quaê lađ, úê thúđi kyđ cađng xûa thị chín trúđi bao quanh mươt phíìn v truơ ngađy cađng bê

Mưåt hïå quẫ ca sûå co dêìn cuãa chên trúâi vuä truå sú khai lâ àưå cong ca v tr xết vïì toân bưå câng ngây câng đt bõ ẫnh hûúãng ta nhịn li vïì nhûäng thúâi k ngây câng xa vïì trỷỳỏc Nhỷ vờồy duõ rựỗng thuyùởt vuọ truồ hoồc vaõ sûå quan thiïn vùn hiïån vêỵn chûa phất hiïån kđch thûúác hóåc tûúng lai ca v tr, song chng àậ cho mưåt bûác tranh khấ rộ râng vïì quấ khûá ca nố

Câc quan sât thăo lơn chûúng nađy ă cho ta mươt câi nhịn vïì v truơ vûđa ăún giăn, vûđa vơ ăaơi V truơ ăang gin núê mươt câch ăưìng ăïìu vađ ăùỉng hûúâng - nhûơng ngûúđi quan sât úê moơi thiïn hađ ăiïín hịnh úê moơi hûúâng ăïìu thíịy nhûơng quâ trịnh chín ăương nhû Trong v truơ gin núê, bûúâc sông ca câc tia sâng gin t lïơ thơn vúâi khoăng câch giûơa câc thiïn hađ Sûơ gin núê khưng ặúơc xem lađ bíịt cûâ loaơi lûơc ăííy v truơ nađo mađ lađ kïịt quă nhûơng víơn tưịc cođn giûơ laơi tûđ mươt vuơ nưí quâ khûâ Nhûơng víơn tưịc ăô ngađy cađng chíơm díìn ănh hûúêng ca lûơc híịp díỵn; sûơ giăm tưịc ăô xem ríịt chíơm lađm năy sinh giă thịt rùìng míơt ăươ

PHƯNG BÛÁC XẨ CÛÅC NGÙỈN V TR

Cíu chín kïí úê chûúng trûúâc lađ mươt cíu chơn khâ quen thơc vúâi câc nhađ thiïn vùn ca quâ khûâ Că khung cănh cng quen thơc: nhûơng ưịng kđnh thiïn vùn lúân thâm hiïím bíìu trúđi ban ăïm tûđ nhûơng ẳnh ni úê California hóơc Pïru, hóơc mươt ngûúđi quan sât bùìng mùưt thûúđng thâp quan sât ca mịnh ăïí “thûúêng thûâc chođm Gíịu” Nhû tưi ă nhùưc ăïịn lúđi tûơa, ăíy lađ cíu chơn ă ặúơc kïí ăi kïí laơi nhiïìu líìn trûúâc ăíy, ăưi vúâi nhiïìu chi tiïịt hún

Bíy giúđ chng ta ăi ăïịn mươt loaơi thiïn vùn hoơc khâc, ăïịn mươt cíu chơn mađ câch ăíy mươt thíơp k thưi ă khưng cô thïí kïí ặúơc Chng ta s khưng bađn ăïịn nhûơng quan sât vïì ânh sâng ă ặúơc bûâc xaơ câch ăíy vađi trùm triïơu nùm tûđ nhûơng thiïn hađ đt nhiïìu giưịng thiïn hađ ta, mađ bađn ăïịn nhûơng quan sât vïì mươt phưng khịch tân ca sông vư tịn cođn sôt laơi tûđ thúđi ăiïím gíìn lc v truơ bùưt ăíìu ăúđi Khung cănh cng thay ăưíi, dúđi ăïịn câc mâi nhađ câc viïơn víơt l ca câc trûúđng ăaơi hoơc, ăïịn nhûơng khđ cíìu hóơc tïn lûêa bay cao hún bíìu khđ qín ca quă ăíịt, vađ ăïịn câc cânh ăưìng úê miïìn bùưc cuêa bang New Jersey

Loaơi ăo ăaơc íịy ríịt lađ khô Câc sông vư tịn phât tûđ thiïn hađ ca chng ta, cng nhû tûđ ăa sưị câc ngìn thiïn vùn khâc, cô thïí mư tă tưịt nhíịt nhû lađ mươt loaơi “tiïịng ưìn” ríịt giưịng tiïịng ưìn “tơnh” mađ ngûúđi ta nghe ặúơc qua mươt mây thu mươt bíi trúđi síịm sêt Tiïịng ưìn vư tịn íịy khưng dïỵ dađng phín biïơt ặúơc vúâi tiïịng ưìn ăiïơn khưng trânh ặúơc, sinh búêi sûơ chín ăương hưỵn ăươn ca câc electron cú cíịu ca ùngten vư tịn vađ câc maơch khịch ăaơi, hóơc lađ vúâi tiïịng ưìn vư tịn mađ ùngten bùưt ặúơc tûđ bíìu khđ qín ca quă ăíịt Víịn ăïì nađy khưng phăi thíơt lađ nghiïm troơng ngûúđi ta nghiïn cûâu mươt ngìn tiïịng ưìn vư tịn tûúng ăưịi “nh” nhû lađ mươt vị hay lađ möơt thiïn hađ xa Trong trûúđng húơp nađy, ngûúđi ta cô thïí quêt chuđm ùngten qua laơi giûơa ngìn vađ khoăng bíìu trúđi trưịng rưỵng quanh nô; moơi tiïịng ưìn giă xịt phât tûđ cú cíịu ùngten, câc maơch khịch ăaơi hóơc lađ khđ qín ca quă ăíịt s lađ gíìn nhû duđ ùngten ặúơc chơa vađo ngìn hay vađo bíìu trúđi quanh nô, nhû víơy nô s tûơ triïơt tiïu că hai ặúơc so sânh vúâi Tuy nhiïn, Penzias vađ Wilson ă cô ắnh ăo tiïịng ưìn vư tịn xịt phât tûđ băn thín thiïn hađ cuêa chuâng ta - thûơc ra, tûđ baên thín bíìu trúđi Cho nïn ăiïìu vư cuđng quan troơng lađ nhíơn biïịt ặúơc bíịt kyđ tiïịng ưìn ăiïơn nađo cô thïí phât sinh hïơ thu ca hoơ

Penzias vađ Wilson chúđ ăúơi rùìng ríịt đt tiïịng ưìn ăiïơn ặúơc phât sinh tûđ cú cíịu ùngten Tuy nhiïn, ăïí thûê nghiïơm giă thiïịt ăô, hoơ bùưt ăíìu câc quan sât ca hoơ úê mươt bûúâc sông tûúng ăưịi ngùưn lađ 7,35 centimet, úê ăô tiïịng ưìn vư tịn tûđ thiïn hađ ca chng ta cô thïí coi lađ khưng ăâng kïí Cưị nhiïn úê bûúâc sông ăô mươt cht đt tiïịng ưìn cô thïí cô ặúơc tûđ khđ qín ca quă ăíịt chng ta, nhûng nô phăi cô mươt sûơ liïn hïơ ăùơc trûng vúâi hûúâng ăo; nô s t lïơ vúâi ăươ dađy ca khđ qín theo hûúâng chó ca ùngten - đt hún vïì phđa thiïn ẳnh, nhiïìu hún vïì phđa chín trúđi Ngûúđi ta chúđ ăúơi rùìng, sau khûê ăi mươt sưị haơng khđ qín sinh ra, vúâi sûơ phuơ thơc vađo hûúâng nhû ă nôi trïn, thị s khưng cođn cô cûúđng ăươ ùngten nađo cođn laơi nûơa, vađ viïơc ăô s khùỉng ắnh rùìng tiïịng ưìn ăiïơn sinh cú cíịu ùngten quă nhiïn lađ khưng ăâng kïí Lc ăô hoơ cô thïí tiïịp tuơc nghiïn cûâu băn thín thiïn hađ úê mươt bûúâc sông dađi hún khoăng 21 centimet, úê ăô tiïịng ưìn vư tịn ca thiïn hađ ặúơc chúđ ăúơi lađ ăâng kïí

(Cíìn nôi rùìng câc sông vư tịn vúâi câc bûúâc sông nhû 7,35 centimet vađ ăïịn mươt mêt, ặúơc goơi lađ “bûâc xaơ cûơc ngùưn”, cuông goơi lađ bûâc xaơ vi ba) Viïơc nađy lađ caâc bûúâc sông ăô ngùưn hún câc bûúâc sông ca bùng VHF (VHF - very high frequeney: tíìn sưị ríịt cao) mađ radar duđng thúđi gian ăíìu ca chiïịn tranh thïị giúâi líìn thûâ II)

R rađng lađ ă cíìn xem laơi băn thín ùngten cô sinh tiïịng ưìn ăiïơn lúân hún lađ câi chúđ ăúơi khưng Ăùơc biïơt, ngûúđi ta ă biïịt rùìng mươt cùơp chim bưì cíu ă lađm tưí taơi cưí hoơng ca ùngten Cùơp bưì cíu ă bõ bùưt; gûêi vïì ắa ăiïím Whippany ca phođng thđ nghiïơm Bell, ặúơc thă ra; laơi ặúơc thíịy ùngten úê Holmdel vađi ngađy sau; chng bõ bùưt laơi; rưìi cịi cuđng chng phăi b cơc câc biïơn phâp kiïn qịt hún Tuy nhiïn, lc tr nhúđ, ăưi bưì cíu ă ph cưí hoơng ùngten mươt lúâp mađ Penzias goơi mươt câch tïị nhõ lađ “chíịt ăiïơn mưi trùưng”, vađ úê nhiïơt ăươ phođng chíịt nađy cô thïí lađ ngìn tiïịng ưìn ăiïơn Ăíìu nùm 1965, ngûúđi ta ă cô thïí gúơ cưí hoơng ùngten vađ lau saơch chíịt bâm ăô, nhûng viïơc nađy cng nhû nhiïìu cưị gùưng khâc chó lađm giăm ríịt đt mûâc ưìn quan sât ặúơc Bđ míơt víỵn cođn ngn: tiïịng ưìn sông cûơc ngùưn nađy tûđ ăíu ăïịn?

(Ăïí chùơn trûúâc nhûơng kiïịn phăn ăưịi ca câc nhađ chn mưn, tưi phăi nôi thïm rùìng câc k sû vư tịn thûúđng mư tă cûúđng ăươ tiïịng ưìn vư tịn theo nhiïơt ăươ ùngten, câi nađy cô húi khâc “nhiïơt ăươ tûúng ặúng” - mư tă úê trïn Vúâi bûúâc sông vađ cûúđng ăươ mađ Penzias vađ Wilson ă quan sât thị hai ắnh nghôa thûơc lađ tûúng ặúng)

Penzias vađ Wilson phât hiïơn rùìng nhiïơt ăươ tûúng ặúng ca tiïịng ưìn vư tịn mađ hoơ nhíơn ặúơc lađ vađo khoăng 3,5 ăươ trïn khưng tơt ăưịi (hay nôi chđnh xâc hún, giûơa 2,5 vađ 4,5 ăươ trïn khưng tơt ăưịi) Nhiïơt ăươ ăo trïn thang bâch phín, nhûng ặúơc quy vïì ăươ khưng tơt ăưịi chûâ khưng phăi vïì ăiïím tan ca nûúâc ăâ ặúơc ghi bùìng “ăươ Kelvin” Nhû víơy, tiïịng ưìn vư tịn mađ Penzias vađ Wilson ă quan sât cô thïí ặúơc mư tă nhû cô mươt “nhiïơt ăươ tûúng ặúng 3,5 ăươ Kelvin", hóơc viïịt tùưt lađ 3, K Con söị nađy lúân hún mong ăúơi, nhûng víỵn cođn ríịt thíịp theo trõ sưị tơt ăưịi, cho nïn khưng líịy lađm laơ lađ Penzias vađ Wilson ă nghiïìn ngíỵm kïịt quă nađy mươt thúđi gian trûúâc cưng bưị nô Lc ăô chùưc chùưn khưng phăi cng thíịy r rùìng ăô lađ tiïịn bươ quan troơng nhíịt vïì v truơ hoơc tûđ câc dõch chín ă ặúơc phât hiïơn

tưịt, nhûng cô mươt câi gị ăô kïịt quă mađ ưng ta khưng thïí hiïíu ặúơc Burke gúơi cho Penzias rùìng cô nhađ víơt l úê Princeton cô thïí cô mươt sưị tûúêng ăâng lûu vïì câi mađ ùngten ca ưng ta ăang thu ặúơc

Trong cíu chuýơn cuêa anh ta, vađ mươt bađi chín bõ cưng bưị viïịt thâng ba nùm 1965, Peebles ă xem xêt bûâc xaơ cô thïí tưìn taơi úê thúđi v truơ sú khai “Bûâc xaơ” cưị nhiïn lađ mươt danh tûđ tưíng quât, bao gưìm câc sông ăiïơn tûê úê moơi bûúâc sông - khưng chó lađ sông vư tịn mađ cođn că ânh sâng hưìng ngoaơi, ânh sâng thíịy ặúơc, ânh sâng tûê ngoaơi, tia X vađ bûâc xaơ cô bûúâc sông ríịt ngùưn goơi lađ câc tia gama (xem băng 2) Khưng cô sûơ phín biïơt r rïơt; thay ăưíi bûúâc sông thị mươt loaơi bûâc xaơ nađy chín mươt câch tûđ tûđ thađnh mươt loaơi khâc Peebles lûu rùìng nïịu míịy pht ngùưn ngi ăíìu tiïn ca v truơ ă khưng cô mươt phưng bûâc xaơ maơnh m thị câc phăn ûâng nhiïơt haơch ă xăy nhanh chông ăïịn mûâc lađm mươt t lïơ lúân khđ hyărư cô mùơt lc ăô ă bõ “níịu nûúâng” thađnh nhûơng ngn tưị nùơng hún, trâi vúâi sûơ kiïơn lađ khoăng ba phíìn tû v truơ hiïơn laơi lađ hyărư Sûơ “níịu nûúâng” haơt nhín nhanh nađy chó cô thïí ặúơc laơi nïịu v truơ ă chûâa ăíìy mươt bûâc xaơ cô mươt nhiïơt ăươ tûúng ặúng ríịt lúân úê nhûơng bûúâc sông ríịt ngùưn, cô thïí lađm nưí ặúơc câc haơt nhín cng nhanh nhû chng ặúơc taơo nïn

Chng ta s thíịy rùìng bûâc xaơ ăô ă cođn laơi sau quâ trịnh gin núê ca v truơ sau ăô, nhûng nhiïơt ăươ tûúng ặúng ca nô tiïịp tuơc giăm v truơ gin núê vađ giăm t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc v truơ (nhû chng ta s thíịy, viïơc nađy cùn băn lađ mươt hïơ quă ca sûơ dõch chín ă ă thăo lơn úê chûúng II) Do ăô v truơ hiïơn cng phăi chûâa ăíìy bûâc xaơ, nhûng vúâi mươt nhiïơt ăươ tûúng ặúng nh hún nhiïìu so vúâi nhiïơt ăươ úê míịy pht ăíìy tiïn Peebles ă ûúâc tđnh rùìng, ăïí cho phưng bûâc xaơ trị ặúơc ặúơc viïơc săn xịt hïli vađ nhûơng ngn tưị nùơng hún vađi pht ăíìu tiïn nùìm nhûơng giúâi haơn ă ặúơc biïịt, thị nô phăi cô cûúđng ăươ maơnh ăïịn mûâc nhiïơt ăươ hiïơn ca nô cođn laơi đt nhíịt lađ 10 kenvin

xaâc hún Peebles vađ mươt sưị ngûúđi khâc tiïịn hađnh, chng s ặúơc thăo lơn úê chûúng V Bađi chín bõ cưng bưị ca Peebles thûơc ă khưng nađo ặúơc cưng bưị dûúâi hịnh thûâc ban ăíìu ca nô Tuy nhiïn, kïịt lơn vïì cùn băn lađ ăng ăùưn: tûđ “ăươ nhiïìu” quan sât ặúơc hiïơn ca hyărư, chng ta cô thïí suy rùìng v truơ vađi pht ăíìu tiïn ă chûâa mươt lûúơng bûâc xaơ lúân lao cô thïí ngùn sûơ taơo quâ nhiïìu ngn tưị nùơng, sûơ gin núê ca v truơ tûđ lc nađo ăô ă lađm giăm nhiïơt ăươ tûúng ặúng ca bûâc xaơ xịng vađi kenvin, cho nïn bíy giúđ nô thïí hiïơn nhû mươt phưng tiïịng ưìn vư tịn, tûđ moơi phđa ăïịn vúâi ta vúâi cûúđng ăươ nhû Ăiïìu nađy líơp tûâc ặúơc coi nhû sûơ giăi thđch tûơ nhiïn vïì phât hiïơn ca Penzias vađ Wilson Nhû víơy, ùngten úê Holmdel cô thïí coi nhû úê mươt câi hươp - câi hươp lađ că v truơ Tuy nhiïn, nhiïơt ăươ tûúng ặúng mađ ùngten ă ghi nhíơn khưng phăi lađ nhiïơt ăươ ca v truơ hiïơn mađ, ăng hún, lađ nhiïơt ăươ mađ v truơ ă cô tûđ líu, ặúơc haơ thíịp t lïơ vúâi sûơ giaôn núê maơnh meô mađ vuô truơ ăaô phăi trăi qua tûđ lc ăô

Cưng trịnh ca Peebles chó lađ khíu cịi cuđng mươt dy dađi nhûông nghiïn cûâu vuô truơ hoơc tûúng tûơ Thûơc ra, nhûơng nùm cịi cuđng ca thíơp niïn bưịn mûúi, l thịt “vuơ nưí lúân” vïì sûơ tưíng húơp haơt nhín ă ặúơc George Gamow vađ câc cương tâc viïn ca ưng Ralpher Alpher vađ Robert Herman phât triïín, vađ ă ặúơc Alpher vađ Herman duđng nùm 1948 ăïí tiïn ăoân mươt phưng bûâc xaơ vúâi mươt nhiïơt ăươ hiïơn vađo khoăng K Nùm 1964 nhûơng tđnh toân nhû víơy cng ă ặúơc tiïịn hađnh búêi Ya B Zeldovich úê Liïn Xư (c) vađ ăươc líơp vúâi ưng Fred Hoyle vađ R J Tayler úê Anh Cưng trịnh ăíìu tiïn nađy lc ăíìu chûa ặúơc câc nhôm úê câc phođng thđ nghiïơm Bell vađ Princeton biïịt ăïịn, vađ nô khưng cô mươt ănh hûúêng nađo ăïịn sûơ khâm phâ phưng bûâc xaơ, cho nïn chng ta cô thïí chúđ ăïịn chûúng nùm múâi ăi síu nghiïn cûâu nô mươt câch chi tiïịt Chng ta cng s xem xêt úê chûúng VI cíu hi khâ hiïím hôc vïì mùơt lõch sûê lađ taơi câc cưng trịnh l thịt súâm ăô, khưng cô câi nađo ă díỵn ăïịn mươt sûơ tịm kiïịm phưng sông cûơc ngùưn v truơ

Princeton (Ngoađi nhûơng câi khâc, Dicke ă phât minh mươt sưị k thơt sông cûơc ngùưn ch chưịt mađ câc nhađ thiïn vùn vư tịn hiïơn duđng) Mươt lc nađo ăô vađo nùm 1964 Dicke ă bùưt ăíìu tûơ hi liïơu cô thïí cođn cô mươt bûâc xaơ quan sât ặúơc nađo ăô rúi rúât laơi tûđ mươt giai ăoaơn nông vađ cô míơt ăươ cao trûúâc ăíy ca lõch sûê v truơ hay khưng Câc suy lơn ca Dicke ă cùn cûâ trïn l thịt v truơ “dao ăương” mađ chng ta s quay trúê laơi úê chûúng cịi ca sâch nađy R rađng ưng ta khưng cô hy voơng r rïơt vïì nhiïơt ăươ ca bûâc xaơ ăô, song ưng nhíơn thûâc r mươt ăiïím ch ýịu mađ ăô lađ câi ăâng tòm Dicke gúơi yâ cho P G Roll vađ D T Wilkinson lađ hoơ nïn bưị trđ mươt sûơ tịm kiïịm möơt phöng bûâc xaơ cûơc ngùưn, vađ hoơ bùưt ăíìu dûơng mươt “ùngten tiïịng ưìn thíịp” nh úê phođng thđ nghiïơm Palmer úê Princeton (Khưng cíìn duđng mươt kđnh thiïn vùn vư tịn lúân cho muơc ăđch nađy, vị bûâc xaơ tûđ moơi phđa ăïịn, nhû víơy khưng cô lúơi gị nïịu cô mươt chuđm bûâc xaơ phât tûđ ùngten ặúơc ăiïìu tiïu chùơt ch hún)

Trûúâc Dicke, Roll vađ Wilkinson cô thïí kïịt thc câc phêp ăo ca hoơ, Dicke nhíơn ặúơc mươt líìn goơi ăiïơn thoaơi ca Penzias, ưng nađy ă vûđa nghe ăïịn cưng trịnh ca Peebles Burke mâch Hoơ qịt ắnh s cưng bưị hai thû baơn ăưìng nghiïơp Taơp chđ víơt l thiïn vùn ăô Penzias vađ Wilson s cưng bưị câc quan sât ca hoơ, cođn Dicke, Peeble, Roll vađ Wilkingson s cùưt nghơa sûơ giăi thđch theo v truơ hoơc Penzias vađ Wilson, lc ăô cođn ríịt thíơn troơng, ăùơt cho bađi bâo ca mịnh ăíìu ăïì khiïm tưịn “Mươt phêp ăo vïì nhiïơt ăươ thûđa ca ùngten úê 4080 magahec (Tíìn sưị mađ ùngten ă ặúơc hiïơu chónh lađ 4080 triïơu chu kyđ mưỵi giíy, ûâng vúâi bûúâc sông 7,35 centimet) Hoơ thưng bâo mươt câch bịnh dõ lađ “Câc phêp ăo nhiïơt ăươ thûơc sûơ ca tiïịng ưìn tûđ thiïn ẳnh ă cho mươt trõ sưị khoăng 3,5 K, cao hún lađ trõ sưị chúđ ăúơi”, vađ hoơ ă trânh moơi sûơ ăïì cíơp ăïịn v truơ hoơc, trûđ ăïí lûu rùìng: “Mươt sûơ giăi thđch cô thïí chíịp nhíơn cho nhiïơt ăươ tiïịng ưìn thûđa ă quan sât lađ sûơ giăi thđch mađ Dicke, Peeble, Roll vađ Wilkingson ă ặa möơt thû baơn ăoơc ăùng söị nađy”

chng ta tiïịp tuc xêt ăïịn thđ nghiïơm ă ặúơc tiïịn hađnh tûđ 1965 ăïí giăi ăâp cíu hi nađy, chng ta cíìn phăi tûơ hi trûúâc hïịt chng ta chúđ ăúơi gị vïì mùơt l thịt ăíy: câc tđnh chíịt chung ca bûâc xaơ phăi chûâa ặơng v truơ lađ gị nïịu câc tûúơng v truơ hoơc hiïơn hađnh lađ ăng ăùưn? Cíu hi nađy díỵn chng ta ăïịn viïơc xêt xem câi gị ă xăy ăưịi vúâi mươt bûâc xaơ v truơ gin núê - khưng nhûơng chó úê giai ăoaơn tưíng húơp haơt nhín, sau ba pht ăíìu tiïn, mađ cođn că nhûơng khoăng thúđi gian dađi dùìng dùơc ă trưi qua tûđ lc ăô

ÚÊ ăíy viïơc b câch mư tă cưí ăiïín vïì bûâc xaơ nhû sông ăiïơn tûđ mađ cho ăïịn chng ta víỵn duđng vađ, thay vađo ăô, duđng quan ăiïím “lûúơng tûê” hiïơn ăaơi hún, cho rùìng bûâc xaơ gưìm nhûơng haơt goơi lađ photon, s ríịt lađ cô đch Mươt sông ânh sâng bịnh thûúđng chûâa mươt sưị cûơc kyđ lúân photon chín ăương cuđng vúâi nhau, nhûng nïịu chng ta ắnh ăo nùng lûúơng mađ ăoađn sông mang theo mươt câch chđnh xâc, chng ta s thíịy rùìng nô ln ln lađ mươt bươi sưị nađo ăô ca mươt lûúơng nhíịt ắnh, mađ chuâng ta coi lađ nùng lûúơng cuêa mươt photon ăún l Nhû chng ta s thíịy, nùng lûúơng photon thûúđng ríịt bê Cho nïn nhiïìu âp duơng thûơc tiïỵn mươt sông ăiïơn tûđ híìu nhû khưng cô mươt nùng lûúơng nađo Tuy nhiïn, tûúng tâc ca bûâc xaơ vúâi ngn tûê hóơc haơt nhín ngn tûê, mưỵi líìn thûúđng cíìn mươt photon, vađ nghiïn cûâu nhûơng quâ trịnh ăô ta cíìn duđng câch mư tă theo photon hún lađ theo sông Photon cô khưịi lûúơng bùìng khưng vađ ăiïơn tđch bùìng khưng, nhûng mùơc duđ víơy, chng lađ nhûơng haơt thûơc - mưỵi mươt photon mang mươt nùng lûúơng vađ mươt xung lûúơng xâc ắnh, hún nûơa cođn cô mươt spin xâc ắnh quanh hûúâng chín ăương ca nô

Viïåc gị xẫy cho mưåt photon nïëu nố ài xun qua v tr? Khưng gị xẫy ra, àưëi vúái v tr hiïån Ấnh sấng tûâ nhûäng vêåt thïí xa khoẫng 10.000 triïåu nùm ấnh sấng hịnh nhû àïën vúái ta rêët trưi chẫy Nhû vêåy, d cố nhiïìu vêåt chêët khoẫng khưng giûäa cấc thiïn hâ thị nố cng sët àïí cho cấc photon cố thïí ài sët mưåt phêìn khấ lúán ca tíi v tr mâ khưng bõ xẩ hóåc hêëp th

cô lc phăi ặúơc nên chùơt hún bíy giúđ Nhiïơt ăươ ca mươt chíịt lûu thûúđng tùng lïn chíịt lûu bõ nên, nhû víơy ta cng cô thïí suy lơn rùìng víơt chíịt ca v truơ quâ khûâ ă nông hún nhiïìu Thûơc chng ta tin rùìng ă cô mươt lc mađ chng ta s thíịy rùìng ă kêo dađi 700 000 nùm ăíìu ca v truơ, câc thađnh phíìn ca v truơ ă nông vađ cô míơt ăươ cao ăïịn mûâc chng ă khưng thïí kïịt tuơ laơi thađnh nhûơng ngưi vađ nhûơng thiïn hađ vađ kïí că câc ngn tûê cng bõ phâ vúơ thađnh câc haơt nhín vađ electron húơp phíìn ca chng

Trong nhûơng ăiïìu kiïơn khưng thơn lúơi nhû víơy, mươt photon khưng thïí ăi sịt nhûơng khoăng câch mïnh mưng mađ khưng bõ trúê, nhû v truơ hiïơn Mươt photon lc ăô s gùơp trïn ặúđng ăi ca nô mươt sưị ríịt lúân electron tûơ do, chng cô thïí dïỵ dađng tăn xa hóơc híịp thuơ photon ăô Nïịu photon bõ mươt electron tân xaơ, nô thûúđng s hóơc míịt ăi mươt phíìn nùng lûúơng cho electron ăô hóơc nhíơn ặúơc mươt đt nùng lûúơng ca electron, viïơc nađy tuđy thơc vađo lc ăíìu photon cô nhiïìu hay đt nùng lûúơng hún electron “Thúđi gian tûơ trung bịnh” mađ photon cô thïí ăi xn trûúâc nô bõ híịp thuơ hay bõ thay ăưíi vïì nùng lûúơng mươt câch ăâng kïí ă phăi lađ ríịt ngùưn, ngùưn hún nhiïìu so vúâi thúđi gian giaôn núê ăùơc trûng cuêa vuô truơ Thúđi gian trung bịnh tûúng ûâng ca câc haơt khâc, câc electron vađ câc haơt nhín ngn tûê, laơi cođn phăi ngùưn hún nûơa Nhû víơy, mùơc díìu theo mươt nghơa nađo ăô, v truơ ă gin núê ríịt nhanh lc ăíìu, ăưịi vúâi mươt photon hóơc electron hóơc haơt nhín ăún l thị sûơ gin núê ă cô nhiïìu thúđi gian, ă cho mưỵi haơt bõ tân xaơ hóơc híịp thuơ ặúơc bûâc xaơ laơi nhiïìu líìn v truơ gin núê

mưỵi haơt thûúđng xn bõ câc haơt lâng giïìng ca nô thc vađo Nôi khâc ăi, sûơ cín bùìng cô tđnh thưịng kï - viïơc câc haơt ặúơc phín bưị vïì võ trđ, nùng lûúơng, v v lađ câi khưng thay ăưíi, hóơc thay ăưíi chíơm

Cín bùìng kiïíu thưịng kï ăô thûúđng ặúơc goơi lađ “cín bùìng nhiïơt”, vị mươt traơng thâi cín bùìng nhû víơy ln ln ặúơc ăùơc trûng búêi mươt nhiïơt ăươ xâc ắnh, nô phăi ăưìng ăïìu sịt hïơ Thûơc ra, nôi cho chùơt ch, chó cô úê traơng thâi cín bùìng nhiïơt thị nhiïơt ăươ múâi ặúơc ắnh nghơa mươt câch chđnh xâc Ngađnh víơt l l thịt maơnh m vađ síu sùưc ặúơc goơi lađ “cú hoơc thöịng kï” cho ta möơt cöng cuơ toân hoơc ăïí tđnh câc tđnh chíịt ca moơi hïơ úê cín bùìng nhiïơt

Con ặúđng díỵn ăïịn cín bùìng nhiïơt gíìn giưịng nhû phûúng thûâc cú cíịu giâ că tûơ ăiïìu chónh kinh tïị hoơc cưí ăiïín Nïịu cíìu vûúơt cung, giâ că hađng hôa s tùng lïn lađm giăm cíìu thûơc tïị vađ khịn khđch săn xịt Nïịu cung vûúơt cíìu, giâ că s haơ xịng, lađm tùng “cíìu” thûơc tïị vađ lađm năn lođng săn xịt Trong că hai trûúđng húơp cung vađ cíìu s ăi ăïịn cín bùìng Cng nhû víơy nïịu cô quâ nhiïìu hay quâ đt haơt vúâi nùng lûúơng, víơn tưịc, v v úê mươt khoăng trõ sưị ăùơc biïơt nađo ăô, thị xâc sịt mađ chng rúđi b khoăng ăô s lađ lúân hún hay bê hún xâc sịt mađ chng ăi vađo cho ăïịn cín bựỡng ỳc thiùt lớp

bựỗng nhiùồt naõy ùởn mửồt traồng thaỏi cờn bựỗng nhiùồt khaỏc gờỡn nhû hoân hẫo

Ăiïìu ríịt cíìn cho líơp lơn ca cịn sâch nađy lađ v truơ ă mươt líìn nađo ăô trăi qua mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt Theo câc kïịt lơn ca cú hoơc thưịng kï, câc tđnh chíịt ca moơi hïơ úê traơng thâi cín bùìng nhiïơt ăïìu hoađn toađn ặúơc xâc ắnh mưỵi ta ă cho nhiïơt ăươ ca hïơ vađ míơt ăươ ca mươt sưị đt ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn (mađ ta s nôi nhiïìu hún chûúng sau) Nhû víơy, v truơ chó cođn giûơ laơi mươt k ûâc ríịt haơn chïị vïì câc ăiïìu kiïơn ban ăíìu ca nô Viïơc nađy lađ ăâng tiïịc, nïịu câi chng ta mịn lađ dûơng laơi câc ăiïìu kiïơn lc ban ăíìu, nhûng nô cng ặúơc buđ bùìng viïơc chng ta cô thïí suy sûơ diïỵn biïịn ca câc sûơ kiïơn tûđ lc ban ăíìu mađ khưng cíìn quâ nhiïìu giă thịt tuđy tiïơn

Chng ta ă thíịy rùìng bûâc xaơ cûơc ngùưn mađ Penzias vađ Wilson khaâm phaâ ặúơc coi nhû cođn sôt laơi tûđ lc mađ v truơ úê mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt Vị víơy, ăïí thíịy ặúơc nhûơng tđnh chíịt gị ta cô thïí mong ăúơi vïì phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn ặúơc quan sât, ta phăi tûơ hi: Câc tđnh chíịt chung ca bûâc xaơ cín bùìng nhiïơt vúâi víơt chíịt lađ gị?

thơc vađo nhiïơt ăươ Víịn ăïì nông bng nhíịt ăưịi vúâi câc nhađ víơt l l thịt nhûơng nùm 1890 lađ tịm ặúơc cưng thûâc ăô

Cưng thûâc ăng ăùưn cho bûâc xaơ víơt ăen ặúơc Ludwig Planck tịm nhûơng tìn cịi ca thïị k 19

Hịnh Phín bưị Planck : Míơt ăươ nùng lûúơng trïn mưỵi khoăng bûúâc sông ăún võ ặúơc v lađ mươt hađm ca bûúâc sông, ăưịi vúâi bûâc xaơ víơt ăen, cô nhiïơt ăöơ lađ K (Ăöịi vúâi möơt nhiïơt ăöơ lúân hún K lađ f líìn, thị chó cíìn rt ngùưn bûúâc sông 1/f líìn vađ tùng míơt ăươ nùng lûúơng lïn f m líìn) Ăoaơn thùỉng ca ặúđng biïíu diïỵn úê bïn phăi ặúơc mư tă gíìn ăng bùìng “phín bưị Rayleigh — Jeans” ăún giăn hún; mươt ặúđng vúâi ăươ dưịc nhû víơy ặúơc chúđ ăúơi vúâi mươt nhôm trûúđng húơp rương ri ngoađi trûúđng húơp bûơc xaơ víơt ăen Ăoaơn ăi xịng ríịt dưịc vïì phđa trâi lađ so băn chíịt lûúơng tûê ca bûâc xaơ, vađ lađ mươt nêt ăùơc thuđ ca bûâc xaơ víơt ăen Ăoaơn ặúđng cô ghi “bûâc xaơ thiïn hađ” chó r cûúđng ăươ tiïịng ưìn vư tịn tûđ thiïn hađ chng ta sinh (Câc mi tïn chó r bûúâc sông ca phêp ăo ban ăíìu ca Penzias vađ Wilson, vađ nûúâc sông taơi ăô mươt nhiïơt ăươ bûâc xaơ cô thïí rt tûđ nhûơng kïịt quă sûơ híịp thuơ búêi traơng thâi kđch thđch quay ăíìu tiïn ca xian khưng gian giûơa câc sao)

Daơng chđnh xâc ca kïịt quă ca Planck ặúơc chó úê hịnh 7, v cho nhiïơt ăươ ăùơc biïơt K ca tiïịng ưìn sông cûơc ngùưn v truơ ặúơc quan sât Cưng thûâc Planck cô thïí tôm tùưt mươt câch ắnh tđnh nhû sau: Trong mươt hươp chûâa ăíìy bûâc xaơ víơt ăen, nùng lûúơng úê mươt khoăng bûúâc sông nađo ăô tùng voơt lïn maơnh m theo bûúâc sông ăaơt mươt cûơc ăaơi vađ sau ăô laơi giăm xịng ăươt ngươt “Phín bưị Planck” nađy lađ phín bưị vaơn nùng, khưng phuơ thơc vađo băn chíịt ca víơt chíịt mađ bûâc xaơ tûúng tâc, mađ chó phuơ thơc vađo nhiïơt ăươ ca nô Nhû hiïơn thûúđng duđng danh tûđ “bûâc xaơ víơt ăen” chó moơi bûâc xaơ ăô sûơ phín bưị nùng lûúơng theo bûúâc sông khúâp vúâi cưng thûâc Planck duđ bûâc xaơ cô thûơc ặúơc phât búêi mươt víơt ăen hay khưng Nhû víơy, đt nhíịt sịt khoăng mươt triïơu nùm ăíìu tiïn, bûâc xaơ vađ víơt chíịt úê traơng thâi cín bùìng nhiïơt, v truơ chùưc ă chûâa ăíìy bûâc xaơ víơt ăen vúâi mươt nhiïơt ăươ bùìng nhiïơt ăươ ca câc thađnh phíìn víơt chíịt v truơ

Tíìm quan troơng ca sûơ tđnh toân ca Planck ă ăi xa hún víịn ăïì bûâc xaơ víơt ăen Vị rùìng ăô ưng ă ặa tûúêng múâi rùìng, nùng lûúơng gưìm nhûơng phíìn riïng biïơt, hay nhûơng “lûúơng tûê” Lc ăíìu Planck chó xêt ăïịn sûơ lûúơng tûê hôa nùng lûúơng ca víơt chíịt úê cín bùìng vúâi bûâc xaơ, nhûng mươt đt nùm sau ăô Einstein giă thiïịt rùìng băn thín bûâc xaơ cng gưìm nhûơng lûúơng tûê, sau nađy goơi lađ photon Câc phât triïín ăô díỵn ăïịn, nhûơng nùm 1920, mươt nhûơng cơc câch maơng vïì nhíơn thûâc lúân lõch sûê khoa hoơc, sûơ thay thïị cú hoơc cưí ăiïín búêi mươt ngưn ngûơ hoađn toađn múâi, ngưn ngûơ ca cú hoơc lûúơng tûê

Chng ta khưng cố khẫ nùng ài quấ xa vâo cú hổc lûúång tûã cën sấch nây Tuy nhiïn, sệ cố đch cho ta, tịm hiïíu biïíu diïỵn ca bûác xẩ mưåt v tr giận núã nïëu ta xết xem sûå mư tẫ bûác xẩ theo photon dêỵn àïën cấc nết lúán ca phên bưë Planck nhû thïë nâo

L ăïí cho míơt ăươ nùng lûúơng ca bûâc xaơ víơt ăen giăm xịng bûúâc sông thíơt lúân lađ ríịt ăún giăn: khô mađ ăùơt goơn gh bûâc xaơ mươt thïí tđch nađo mađ kđch thûúâc bê hún bûúâc sông Viïơc nađy cô thïí (vađ ă ặúơc) hiïíu mađ khưng cíìn thịt lûúơng tûê, chó trïn cú súê thịt sông ca bûâc xaơ, cưí hún

phât biïíu cịi cuđng ca giă thiïịt Einstein ă ăïì ăô, nùng lûúơng ca bíịt kyđ photon nađo cng t lïơ nghõch vúâi bûúâc sông, úê mươt nhiïơt ăươ ă cho nađo ăô, bûâc xaơ víơt ăen s chûâa ríịt đt photon cô mươt nùng lûúơng quâ lúân, vađ ăô ríịt đt photon cô mươt bûúâc sông quâ ngùưn, nhû víơy cùưt nghơa ặúơc sûơ giăm maơnh ca phín bưị Planck úê nhûơng bûúâc sông ngùưn

Nôi cho r hún, nùng lûúơng ca mươt photon vúâi mươt bûúâc sông mươt centimet lađ 0,000124 electron - vưn, vađ lúân hún, mươt câch t lïơ, úê nhûơng bûúâc sông ngùưn hún Electron - vưn lađ mươt ăún võ nùng lûúơng tiïơn lúơi, bùìng nùng lûúơng thu nhíơn ặúơc búêi mươt electron chín ăương qua mươt ăươ suơt thïị lađ mươt vưn Vđ duơ, mươt ăeđn pin 1, vưn bịnh thûúđng tiïu hao 1, electron - vưn cho mưỵi electron mađ nô phông qua díy tôc ca ăeđn Theo ắnh lơt Einstein, nùng lûúơng ca mươt photon úê bûúâc sông cûơc ngùưn 7, 35 centimet mađ Penzias vađ Wilson ă ăiïìu hûúêng ùngten cuêa hoơ lađ 0, 000124 electron - vön chia cho 7,35 cuêa 0, 000 017 electron - vön Mùơt khâc mươt photon ăiïín hịnh úê mươt vuđng ânh sâng thíịy ặúơc s cô mươt bûúâc sông khoăng mươt phíìn hai mûúi nghịn centimet (5 x 10 m ím cm), nhû víơy nùng lûúơng ca nô s lađ 0, 000 124 electron - vưn nhín vúâi 20.000, hóơc khoăng 2,5 eV Trong caê hai trûúđng húơp, nùng lûúơng cuêa mươt photon lađ ríịt bê tđnh theo thang vơ mư, ăíịy lađ l taơi câc photon hịnh nhû nhíơp vađo thađnh nhûơng lìng bûâc xaơ liïn tuơc

Câch mư tă bùìng photon cho phêp ta hiïíu dïỵ dađng câc tđnh chíịt ắnh tđnh ch ýịu ca bûâc xaơ víơt ăen Trûúâc hïịt, nhûơng nguýn lyâ cuêa cú hoơc thöịng kï cho ta biïịt rùìng nùng lûúơng ca photon ăiïín hịnh t lïơ vúâi nhiïơt ăươ, ắnh lơt Einstein cho ta biïịt rùìng bíịt cûâ bûúâc sông nađo ca photon ăïìu t lïơ nghõch vúâi nùng lûúơng photon Tûđ ăoâ, kïịt húơp că hai ắnh lơt laơi vúâi nhau, bûúâc sông ăiïín hịnh ca photon bûâc xaơ víơt ăen lađ t lïơ nghõch vúâi nhiïơt ăươ Nôi mươt câch ắnh lûúơng, bûúâc sông ăiïín hịnh mađ gíìn ăô ăa sưị nùng lûúơng cuêa bûâc xaơ víơt ăen ặúơc tíơp trung lađ 0, 29 cm úê nhiïơt ăöơ K, vađ úê nhiïơt ăươ cao hún thị nh hún, mươt câch t lïơ

Chùỉng haơn mươt víơt khưng sịt úê mươt nhiïơt ăươ “phođng” bịnh thûúđng 300 K (bùìng 27 ăươ C) s phât bûâc xaơ víơt ăen vúâi mươt bûúâc sông ăiïín hịnh bùìng 0,29 cm chia cho 300, nghơa lađ khoăng mươt phíìn nghịn centimet Ăô lađ vađo khoăng ca bûâc xaơ hưìng ngoaơi vađ lađ mươt bûúâc sông quâ dađi mađ mùưt ta khưng trưng thíịy Mùơt khâc, bïì mùơt ca mùơt trúđi úê mươt nhiïơt ăươ khoăng 5800 K, vađ kïịt quă lađ ânh sâng mađ nô phât s maơnh nhíịt úê bûúâc sông khoăng 0,29 cm chia cho 5800, nghơa lađ khoăng nùm phíìn mươt trùm nghịn centimet (5 x 10 m ím cm) hóơc tûúng ặúng, khoăng nùm nghịn angstrom (Mươt angstrom lađ mươt phíìn trùm triïơu hóơc 10 m ím xentimet) Nhû ă nôi, ăô lađ vađo giûơa khoăng bûúâc sông mađ mùưt ta cô thïí nhịn ặúơc, mađ chng ta goơi lađ bûúâc sông “thíịy ặúơc” Sûơ kiïơn câc bûúâc sông quâ ngùưn cùưt nghơa vị mi cho ăïịn ăíìu thïị k thûâ 19 ânh sâng múâi ặúơc khâm phâ lađ cô băn chíịt sông; chó nađo chuâng ta quan saât aânh saâng ăi qua nhûơng lưỵ thíơt lađ bê thị ta múâi cô thïí ăïí ăïịn nhûơng hiïơn tûúơng ăùơc trûng cho sûơ trìn sông nhû hiïơn tûúơng nhiïỵu xaơ

nhiïơt ăươ Sưị víơt thïí moơi loaơi mươt thïí tđch nhíịt ắnh t lïơ nghõch vúâi líơp phûúng ca khoăng câch trung bịnh ca chng, ăô bûâc xaơ víơt ăen, ắnh lơt lađ sưị photon mươt thïí tđch cho trûúâc t lïơ nghõch vúâi líơp phûúng nhiïơt ăươ

Chng ta cô thïí kïịt húơp nhûơng thưng tin ăô ăïí rt mươt vađi kïịt lơn vïì lûúơng nùng lûúơng bûâc xaơ víơt ăen Nùng lûúơng mưỵi lđt, hóơc “míơt ăươ nùng lûúơng”, chó ăún giăn lađ sưị photon mưỵi lđt nhín vúâi nùng lûúơng trung bịnh ca mưỵi photon Nhûng chng ta ă thíịy rùìng sưị photon mưỵi lđt t lïơ vúâi líơp phûúng nhiïơt ăươ nùng lûúơng trung bịnh ca photon chó ăún giăn lađ t lïơ vúâi nhiïơt ăươ Tûđ ăô nùng lûúơng mưỵi lđt bûâc xaơ víơt ăen lađ t lïơ vúâi líơp phûúng nhiïơt ăươ nhín vúâi nhiïơt ăươ, hóơc nôi câch khâc t lïơ vúâi ly thûđa bưịn nhiïơt ăươ Nôi mươt câch ắnh lûúơng, míơt ăươ nùng lûúơng ca bûâc xaơ víơt ăen lađ 4,72 electron - vưn mưỵi lđt úê nhiïơt ăươ K, 47.200 electron - vưn mưỵi lđt úê nhiïơt ăươ 10 K, v v (Ăíy lađ ắnh luíơt Stefan - Boltzmann) Nïịu tiïịng ưìn sông cûơc ngùưn mađ Penzias vađ Wilson ă khâm phâ ặúơc quă thûơc lađ bûâc xaơ víơt ăen vúâi nhiïơt ăươ K, thị míơt ăươ nùng lûúơng ca nô phăi lađ 4, 72 electron - vưn mưỵi lđt nhín vúâi ba m bưịn, hóơc khoăng 380 electron - vưn mưỵi lđt Khi nhiïơt ăươ lađ mươt nghịn líìn lúân hún, thị míơt ăươ nùng lûúơng ă lađ mươt triïơu (10 m 12) líìn lúân hún

Bêy giúâ chng ta cố thïí trúã vïì ngìn gưëc ca bûác xẩ cûåc ngùỉn “tân dû” Chng ta thờởy rựỗng aọ phaói coỏ mửồt luỏc vuọ truồ nống vâ cố mêåt àưå cao àïën mûác cấc ngun tûã àậ bõ phên tấch thânh cấc hẩt nhên vâ cấc electron ca chng vâ sûå xẩ cấc photon búãi cấc electron tûå àậ trị mưåt cờn bựỗng nhiùồt giỷọa vờồt chờởt vaõ bỷỏc xaồ

sûå tiïëp xuác nhiïåt giûäa bûác xẩ vâ vêåt chêët vâ bûác xẩ sau àố tiïëp tc giận núã mưåt cấch tûå

Khi viïơc ăô xăy ra, nùng lûúơng trûúđng húơp bûâc xaơ úê nhûơng bûúâc sông khâc ặúơc quy ắnh búêi câc ăiïìu kiïơn cín bùìng nhiïơt, vađ ăô ặúơc cho búêi cưng thûâc víơt ăen ca Planck ûâng vúâi mươt nhiïơt ăươ bùìng nhiïơt ăươ ca víơt chíịt, khoăng 3000 K Ăùơc biïơt, bûúâc sông photon ăiïín hịnh ă phăi vađo khoăng mươt micromet (mươt phíìn mûúđi nghịn centimet, hóơc 10 000 angstrom) vađ khoăng câch trung bịnh giûơa câc photon ă vađo cúơ bûúâc sông ăiïín hịnh ăô

Viïơc gị ă xăy vúâi câc photon tûđ ăô? Câc photon riïng l ă khưng ặúơc sinh hóơc hy ăi, ăô khoăng câch trung bịnh giûơa câc photon chó ăún giăn tùng lïn t lïơ vúâi kđch thûúâc ca v truơ, nghơa lađ t lïơ vúâi khoăng câch trung bịnh giûơa câc thiïn hađ ăiïín hịnh Nhûng chng ta ă thíịy chûúng trûúâc rùìng tâc duơng ca dõch chín ă v truơ hoơc lađ “kêo dađi” bûúâc sông ca moơi tia sâng v truơ gin núê; nhû víơy, câc bûúâc sông ca mưỵi mươt photon riïng l cng ăún giăn tùng t lïơ vúâi kđch thûúâc ca v truơ Do ăô, câc photon s úê câch xa mươt bûúâc sông ăiïín hịnh ăng nhû ăưịi vúâi bûâc xaơ víơt ăen Quă thíơt, cûâ tiïịp tuơc líơp lơn ăô mươt câch ắnh lûúơng, ngûúđi ta cô thïí chó r rùìng bûâc xaơ chûâa ăíìy v truơ cô thïí tiïịp tuơc ặúơc mư tă mươt câch chđnh xâc bùìng cưng thûâc víơt ăen ca Planck, quâ trịnh v truơ gin núê, duđ rùìng bûâc xaơ ăô khưng cođn úê traơng thâi cín bùìng nhiïơt vúâi víơt chíịt nûơa (xem ch thđch toân hoơc 4) Kïịt quă nhíịt ca sûơ gin núê lađ lađm tùng bûúâc sông photon ăiïín hịnh t lïơ vúâi kđch thûúâc ca v truơ Nhiïơt ăươ ca bûâc xaơ víơt ăen t lïơ nghõch vúâi bûúâc sông ăiïín hịnh, nhû víơy nô s giăm v truơ gin núê mươt câch t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc ca v truơ

vùn nhíơn ặúơc, vị nô ă ặúơc phât trûúâc că ânh sâng tûđ câc thiïn hađ xa xùm nhíịt mađ ta cô thïí nhịn thíịy ríịt líu

Nhûng Penzias vađ Wilson ă ăo cûúđng ăươ ca phưng vư tịn v truơ chó úê bûúâc sông 7,35 centimet mađ thưi R rađng ríịt cíìn xêt gíịp ăïí xem phăi chùng sûơ phín bưị nùng lûúơng bûâc xaơ theo bûúâc sông cô ặúơc mư tă bùìng cưng thûâc Planck vïì víơt ăen nhû ngûúđi ta cô thïí mong ăúơi nïịu quă thíơt nô lađ bûâc xaơ tađn dû ă dõch chín vïì phđa ă cođn sôt laơi tûđ mươt thúđi kyđ nađo ăô mađ víơt chíịt vađ bûâc xaơ ca v truơ úê cín bùìng nhiïơt Nïịu nhû víơy thị “nhiïơt ăươ tûúng ặúng” tđnh bùìng câch lađm khúâp cûúđng ăươ tiïịng ưìn vư tịn quan sât ặúơc vúâi cưng thûâc planck phăi cô mươt giâ trõ nhû úê moơi bûúâc sông 7,35 centimet mađ Penzias vađ Wilson ăaô nghiïn cûâu

Nhû ta ă thíịy, lc Penzias vađ Wilson tiïịn hađnh sûơ khâm phâ ca hoơ, ă cô mươt cưị gùưng khâc ăang tiïịn hađnh úê New Jersey ăïí phât hiïơn mươt phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn v truơ Liïìn sau hai băn cưng bưị ăíìu tiïn ca câc nhôm úê câc phođng thđ nghiïơm Bell vađ Princeton, Roll vađ Wilkinson ă loan bâo kïịt quă riïng ca hoơ: nhiïơt ăöơ tûúng ặúng cuêa phöng bûâc xaơ úê bûúâc sông 3,2 centimet lađ úê giûơa 2, vađ 3, K Nghơa lađ, vúâi sai sưị ca thđ nghiïơm, cûúđng ăươ ca phưng v truơ úê bûúâc sông 3,2 centimet lúân hún so vúâi úê 7,35 centimet theo ăuâng t lïơ mađ ngûúđi ta cô thïí chúđ ăúơi nïịu nhû bûâc xaơ ặúơc mư tă bùìng cưng thûâc Planck!

Tûđ 1965, cûúđng ăöơ cuêa bûâc xaơ tađn dû cûơc ngùưn ă ặúơc câc nhađ thiïn vùn vư tịn ăo úê hún mươt tâ bûúâc sông tûđ 7,35 centimet ăïịn 0,33 centimet Mưỵi phêp ăo nađy ăïìu khúâp vúâi mươt phín bưị nùng lûúơng theo bûúâc sông ca Planck, vúâi mươt nhiïơt ăươ giûơa 2,7 K vađ K

ăô cng s xăy vúâi mươt loaơt lúân nhûơng trûúđng bûâc xaơ, kïí că bûâc xaơ ă khưng ặúơc săn sinh ăiïìu kiïơn cín bùìng nhiïơt (câc nhađ thiïn vùn vư tịn goơi phíìn nađy ca phưí lađ vuđng Rayleigh - Jeans, vị nô ặúơc Rayleigh vađ James Jeans phín tđch ăíìu tiïn) Ăïí xâc minh viïơc ta quă thíơt gùơp bûâc xaơ víơt ăen, cíìn phăi vûúơt qua ăiïím cûơc ăaơi trïn phín bưị Planck ăïịn vuđng bûúâc sông ngùưn, vađ kiïím tra míơt ăươ nùng lûúơng cô thûơc giăm bûúâc sông giăm, nhû thịt lûúơng tûê tiïn ăoân hay khưng Vúâi câc bûúâc sông ngùưn hún 0,1 centimet, thûơc chng ta ă úê ngoađi phaơm vi hoaơt ăương ca câc nhađ thiïn vùn ăo sông vư tịn hay sông cûơc ngùưn, vađ rúi vađo möơt ngađnh múâi hún lađ thiïn vùn hưìng ngoaơi

Tiïëc thay bêìu khđ quín ca hânh tinh chng ta, hêìu nhû sët àưëi vúái cấc bûúác sống trïn 0,3 centimet, trúã nïn câng múâ àc àưëi vúái nhûäng bûúác sống câng ngùỉn Hịnh nhû khố cố mưåt àâi thiïn vùn vư tuën nâo àùåt trïn mùåt àêët, duâ xêy cêët trïn nuái cao, mâ cố thïí phưng bûác xẩ v tr úã nhûäng bûúác sống ngùỉn hún 0,3 centimet

Mươt nhûơng vaơch híịp thuơ phưí ca Oph lađ úê bûúâc sông 3875 angstrom (38,75 phíìn triïơu centimet), nô cho thíịy ăâm míy giûơa câc ngưi tưìn taơi mươt phín tûê, goơi lađ xian (CN), gưìm mươt ngn tûê cacbon vađ mươt ngn tûê nitú Nôi mươt câch chùơt ch, xian (CN) phăi ặúơc goơi lađ mươt “gưịc”, nghơa lađ nhûơng ăiïìu kiïơn bịnh thûúđng nô kïịt húơp nhanh chông vúâi nhûơng ngn tûê khâc ăïí taơo thađnh nhûơng phín tûê bïìn hún nhû chíịt ăươc axit xianhyăric (HCN) Trong khoăng khưng giûơa câc vị sao, CN ríịt lađ bïìn)

Nùm 1941, W S Adams vađ A McKellar khâm phâ rùìng vaơch híịp thuơ nađy thûơc lađ bõ tâch ra, gưìm cô ba thađnh phíìn vúâi bûúâc sông 3874,608 angstrom, 3875,763 angstrom vađ 3873,998 angstrom Bûúâc sông híịp thuơ ăíìu ûâng vúâi sûơ chín ăương ăô phín tûê xian ặúơc níng tûđ traơng thâi nùng lûúơng thíịp nhíịt ca nô ( “traơng thâi cú băn”) lïn mươt traơng thâi dao ăương vađ ặúơc mong ăúơi cng s ặúơc taơo xian úê nhiïơt ăöơ khöng Tuy nhiïn, hai vaơch chó cô thïí ặúơc taơo nïn búêi nhûơng sûơ chín ăương ăô phín tûê ặúơc níng lïn tûđ mươt traơng thâi quay úê sât trïn traơng thâi cú băn ăïịn nhiïìu traơng thâi dao ăương khâc Nhû víơy, mươt t lïơ khâ lúân ca câc phín tûê xian ăâm míy nùìm giûơa câc ngưi phăi úê traơng thâi quay ăô Bùìng câch sûê duơng hiïơu nùng lûúơng biïịt ặúơc giûơa trang thâi cú băn vađ traơng thâi quay vađ câc cûúđng ăươ t ăưịi quan sât ặúơc ca câc vaơch híịp thuơ khâc nhau, McKellar ă cô thïí níng phín tûê xian lïn trang thâi quay

víỵn chûa ă ngùưn ăïí thûê nghiïơm sûơ giăm nhanh bûúâc sông dûúâi 0,1 cm ặúơc chúđ ăúơi cho mươt sûơ phín bưị Plack úê K

Kïí tûđ lc ăô ă cô mươt sûơ tịm kiïịm nhûơng vaơch híịp thuơ khâc sûơ kđch thđch câc phín tûê xian úê nhûơng traơng thâi quay khâc Quan sât nùm 1974 vïì sûơ híịp thuơ traơng thâi quay thûâ hai ca xian giûơa câc vị ă cho phêp ûúâc tđnh cûúđng ăươ bûâc xaơ úê bûúâc sông 0,132 centimet cng ûâng vúâi nhiïơt ăươ khoăng K Tuy nhiïn, nhûơng quan sât nhû víơy cho ăïịn ăíy múâi chó cho nhûơng giúâi haơn trïn vïì míơt ăươ nùng lûúơng bûâc xaơ úê nhûơng bûúâc sông ngùưn hún 0,1 centimet Câc kïịt quă ăô thíơt lađ ăâng phíịn khúêi, búêi vị chng chó r rùìng míơt ăươ nùng lûúơng bûâc xaơ ăng lađ bùưt ăíìu giăm nhanh chông úê mươt bûúâc sông nađo ăoâ chung quanh 0,1 centimet, nhû ngûúđi ta mong ăúơi nïịu ăô lađ bûâc xaơ víơt ăen Tuy nhiïn, nhûơng giúâi haơn trïn nađy khưng cho phêp ta kiïím tra rùìng ăô chđnh thíơt lađ bûâc xaơ víơt ăen, hóơc xâc ắnh mươt nhiïơt ăươ bûâc xaơ chđnh xâc

Chó cô thïí giăi qịt ặúơc víịn ăïì nađy bùìng câch ặa mươt thiïịt bõ thu hưìng ngoaơi vûúơt khđ qín quă ăíịt, hóơc bùìng mươt khđ cíìu, hóơc bùìng mươt tïn lûêa Câc thđ nghiïơm ăô lađ vư cuđng khô khùn vađ lc ăíìu cho nhûơng kïịt quă míu thỵn nhau, thị khịn khđch nhûơng ngûúđi ng hươ mư hịnh v truơ hoơc chín, thị khịn khđch nhûơng ngûúđi chưịng laơi mư hịnh ăô Mươt nhôm sûê duơng tïn lûêa úê Cornell ă tịm thíịy nhiïìu bûâc xaơ úê nhûơng bûúâc sông ngùưn hún lađ theo phín bưị víơt ăen ca Planck, ăô mươt nhôm sûê duơng khđ cíìu úê M I T nhíơn ặúơc nhûơng kïịt quă phuđ húơp ăaơi khâi vúâi nhûơng kïịt quă ặúơc chúđ ăúơi ăưịi vúâi bûâc xaơ víơt ăen Că hai nhôm tiïịp tuơc cưng viïơc ca hoơ vađ vađo nùm 1972 că hai ăïìu thưng bâo kïịt quă, chûâng t cô mươt phín bưị ăen vúâi mươt nhiïơt ăươ gíìn K Nùm 1976 mươt nhôm sûê duơng khđ cíìu úê Berkeley cng cưng nhíơn rùìng míơt ăươ nùng lûúơng bûâc xaơ tiïịp tuơc haơ thíịp ăưịi vúâi nhûơng bûúâc sông ngùưn khoăng tûđ 0,25 centimet ăïịn 0,06 centimet theo tđnh toân mong ăúơi ăưịi vúâi nhiïơt ăươ K, xï xđch 0,1 K Hiïơn híìu nhû cô thïí kïịt lơn rùìng phưng bûâc xaơ v truơ quă thûơc lađ bûâc xaơ víơt ăen, vúâi nhiïơt ăươ gíìn K

“nhiïỵm” mưåt cht đt vêåt chêët Mêåt àưå nùng lûúång to lúán cuãa bûác xaå vuä truå sú khai bõ mêët ài sûå dõch chuyïín cuãa bûúác sống ca cấc photon vïì phđa àỗ v tr giận núã, lâm cho sûå nhiïỵm hẩt hẩt nhên vâ electron lúán lïn, tẩo nïn cấc vị vâ cấc tẫng àấ vâ cấc sinh vêåt lúán ca v tr hiïån

ÚÊ ăíy baơn ăoơc cô thïí tûơ hi taơi víịn ăïì nađy khưng thïí ặúơc kïịt lơn bùìng mươt câch ăún giăn lađ ăùơt mươt thiïịt bõ hưìng ngoaơi mươt vïơ tinh nhín taơo ca quă ăíịt lc nađo cng sùưn sađng tiïịn hađnh nhûơng phêp ăo chđnh xâc úê thíơt cao bïn ngoađi khđ qín ca quă ăíịt Tưi khưng thíơt chùưc taơi viïơc nađy laơi khưng thïí lađm ặúơc L thûúđng ặa lađ ăïí ăo ặúơc nhiïơt ăươ bûâc xaơ thíịp nhû K, cíìn lađm laơnh thiïịt bõ bùìng hïli lng (mươt “tăi laơnh”) vađ víịn ăïì mang mươt thiïịt bõ lađm laơnh nhû víơy trïn mươt vïơ tinh nhín taơo ca quă ăíịt chûa ặúơc giăi qịt tưịt vïì mùơt k thơt Tuy nhiïn, ngûúđi ta ă khưng thïí suy nghơ ặúơc rùìng nhûơng nghiïn cûâu “thûơc v truơ” nhû víơy xûâng ăâng ặúơc chia mươt phíìn lúân hún ngín qu nghiïn cûâu v truơ

Tíìm quan troơng ca viïơc tiïịn hađnh nhûơng quan sât úê bïn ngoađi khđ qín ca quă ăíịt laơi cađng ặúơc thíịy r hún ta xêt phín bưị phưng bûâc xaơ v truơ theo hûúâng cng nhû theo bûúâc sông Moơi quan sât cho ăïịn ăíy phuđ húơp vúâi mươt phưng bûâc xaơ hoađn toađn ăùỉng hûúâng, nghơa lađ khưng phuơ thơc vađo hûúâng Nhû ă nôi úê chûúng trïn, ăô lađ mươt nhûơng bùìng chûâng maơnh nhíịt bïnh vûơc cho ngn l v truơ hoơc Tuy nhiïn, ríịt khô mađ phín biïơt ặúơc mươt sûơ phuơ thơc vađo hûúâng cô thïí cô ặúơc ca băn thín phưng bûâc xaơ v truơ vúâi mươt sûơ phuơ thơc vađo hûúâng chó tâc ăương ca khđ qín quă ăíịt; quă thûơc câc phêp ăo nhiïơt ăươ phưng bûâc xaơ, phưng bûâc xaơ ặúơc phín biïơt vúâi bûâc xaơ khđ qín quă ăíịt bùìng câch cho rùìng nô lađ ăùỉng hûúâng

nhûông thúđi kyđ taơo thađnh ăíìu tiïn cô thïí hiïơn nhû nhûơng vïịt nông trïn bíìu trúđi, vúâi mươt nhiïơt ăươ víơt ăen cao hún trung bịnh mươt cht, lan rương khoăng trïn nûêa pht cung Thïm vađo ăô híìu nhû chùưc chùưn cô möơt biïịn thiïn nhoê nheơ cuêa cûúđng ăöơ bûâc xaơ quanh khùưp bíìu trúđi, gíy búêi sûơ chín ăương ca quă ăíịt xn qua v truơ Quă ăíịt ăi quanh mùơt trúđi vúâi tưịc ăươ 30 kilưmet mưỵi giíy, vađ hïơ mùơt trúđi ặúơc keâo theo sûơ quay cuêa thiïn hađ ca chng ta vúâi mươt tưịc ăươ khoăng 250 kilưmet mưỵi giíy Khưng biïịt r víơn tưịc ca thiïn hađ chng ta so vúâi sûơ phín bưị câc thiïn hađ ăiïín hịnh v truơ, nhûng cô thïí cho rùìng nô chín ăương vađi trùm kilưmet mưỵi giíy theo mươt hûúâng nađo ăô Nïịu, chùỉng haơn, ta giă thiïịt rùìng quă ăíịt chín ăương vúâi mươt víơn tưịc 300 kilomet mưỵi giíy so vúâi víơt chíịt ca v truơ, vađ tûđ ăô so vúâi phưng bûâc xaơ, thị bûúâc sông ca bûâc xaơ ăi ăïịn ta ngûúơc chiïìu hóơc cuđng chiïìu chín ăương ca quă ăíịt phăi tûúng ûâng giăm hóơc tùng theo t lïơ giûơa 300 kilưmet mưỵi giíy vađ víơn tưịc ânh sâng, hóơc 0,1 phíìn trùm Nhû víơy, nhiïơt ăươ bûâc xaơ tùng tûúng ặúng phăi biïịn thiïn nheơ theo hûúâng, nô vađo khoăng 0,1 phíìn trùm cao hún trung bịnh theo hûúâng ngûúơc chiïìu chín ăương ca quă ăíịt vađ vađo khoăng 0,1 phíìn trùm thíịp hún trung bịnh theo hûúâng cuđng chiïìu chín ăương ca quă ăíịt

Chng ta ă nôi rùìng phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn v truơ cho mươt bùìng chûâng maơnh m rùìng ă cô lc bûâc xaơ vađ víơt chíịt ca v truơ úê mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt Tuy nhiïn, chng ta víỵn chûa kïịt lơn gị síu sùưc vïì mùơt v truơ hoơc tûđ trõ sưị quan sât ặúơc cuêa nhiïơt ăöơ bûâc xaơ tûúng ặúng, K Thûơc ra, nhiïơt ăươ bûâc xaơ nađy cho phêp ta xâc ắnh sưị troơng ýịu nhíịt mađ chng ta cíìn ăïí theo di lõch sûê ca ba pht ăíìu tiïn

Nhû ta ă thíịy, úê bíịt kyđ nhiïơt ăươ nađo ă cho trûúâc sưị photon mươt ăún võ thïí tđch lađ t lïơ nghõch vúâi líơp phûúng bûúâc sông ăiïín hịnh, vađ ăô t lïơ thơn vúâi líơp phûúng nhiïơt ăươ Vúâi mươt nhiïơt ăươ chđnh xâc lađ K s cô 20282,9 photon mưỵi lđt ăô phưng bûâc xaơ K chûâa khoăng 550000 photon mưỵi lđt Tuy nhiïn, míơt ăươ ca câc haơt nhín (nútron vađ proton) vuô truơ hiïơn lađ úê ăíu ăíịy giûơa vađ 0,03 haơt mưỵi nghịn lđt (Giúâi haơn trïn lađ gíịp ăưi míơt ăươ túâi haơn thăo lơn úê chûúng II; giúâi haơn dûúâi lađ mươt sưị phng ăoân thíịp vïì míơt ăươ hiïơn quan sât ặúơc úê câc thiïn hađ nhịn thíịy) Nhû víy, tuđy theo giâ trõ thûơc ca míơt ăươ haơt, cô vađo khoăng giûơa 100 triïơu vađ 20 nghịn triïơu photon ăưịi vúâi mưỵi haơt nhín v truơ hiïơn

Hún nûôa, tyê lïơ to lúân nađy cuêa photon trïn haơt nhín ă gíìn nhû lađ hùìng sưị mươt thúđi gian ríịt dađi Sịt thúđi kyđ mađ bûâc xaơ ă gin núê tûơ (tûđ nhiïơt ăươ tuơt xịng dûúâi khoăng 3000 K), câc photon ca phưng vađ câc haơt nhín ă khưng ặúơc sinh mađ cng khưng bõ hy ăi, cho nïn t lïơ giûơa chng ặúng nhiïn víỵn khưng ăưíi Ta s thíịy chûúng sau rùìng t lïơ ăô gíìn nhû khưng ăưíi, că trûúâc ăô, mađ nhûơng photon riïng l ặúơc hònh thađnh vađ bõ huêy ăi

Mươt hïơ quă ríịt quan troơng ca kïịt lơn nađy lađ sûơ tâch víơt chíịt thađnh câc thiïn hađ vađ câc vị ă chûa thïí bùưt ăíìu ặúơc cho ăïịn nhiïơt ăươ v truơ haơ xịng ăïịn mûâc câc electron cô thïí bõ bùưt ăïí taơo thađnh câc ngn tûê Ăïí cho lûơc híịp díỵn cô thïí taơo sûơ kïịt khưịi víơt chíịt thađnh nhûơng măng riïng l mađ Newton ă hịnh dung, thị lûơc híịp díỵn phăi thùưng âp sịt ca víơt chíịt vađ bûâc xaơ liïn kïịt Lûơc híịp díỵn úê mưỵi khưịi múâi hịnh thađnh tùng theo kđch thûúâc ca khưịi, âp sịt khưng phuơ thơc vađo kđch thûúâc; ăô úê mưỵi âp sịt vađ míơt ăươ cho trûúâc, cô mươt khưịi lûúơng tưịi thiïíu cô thïí gíy sûơ “kïịt khưịi” híịp díỵn Khưịi lûúơng nađy ặúơc goơi lađ “khưịi lûúơng Jeans”, búêi vị nô ặúơc James Jeans ặa vađo ăíìu tiïn câc thịt vïì sûơ hịnh thađnh câc ngưi nùm 1902 Khưịi lûúơng Jeans laơi t lïơ vúâi ly thûđa 3/2 ca âp sịt (xem ch thđch toân hoơc 5) Ăng trûúâc câc electron bùưt ăíìu bõ bùưt ăïí taơo câc ngn tûê, úê mươt nhiïơt ăươ khoăng 3000 K, âp sịt ca bûâc xaơ ríịt lađ to lúân, vađ khưịi lûúơng Jeans ăô lúân mươt câch tûúng ûâng, khoăng mươt triïơu líìn lúân hún khưịi lûúơng ca mươt thiïn hađ lúân Khưng cô thiïn hađ nađo vađ cng chùỉng cô chuđm thiïn hađ nađo ă lúân ăïí ặúơc hịnh thađnh lc ăô Tuy nhiïn, mươt thúđi gian ngùưn sau ăô câc electron kïịt húơp vúâi câc haơt nhín ăïí taơo thađnh ngn tûê; nhûơng electron tûơ míịt ăi, v truơ trúê thađnh suöịt ăöịi vúâi bûâc xaơ; vađ nhû víơy âp sịt bûâc xaơ trúê thađnh vư hiïơu ÚÊ mươt nhiïơt ăươ vađ míơt ăươ cho trûúâc, âp sịt ca víơt chíịt hóơc bûâc xaơ chó ăún giăn lađ t lïơ vúâi sưị haơt hóơc photon, nhû víơy âp sịt bûâc xaơ trúê thađnh vư hiïơu thị âp sịt hiïơu duơng toađn phíìn tuơt xịng khoăng mươt nghịn triïơu líìn Khưịi lûúơng Jeans giăm xịng mươt nghịn triïơu m “ba phíìn hai” líìn, thađnh khoăng mươt phíìn triïơu khưịi lûúơng ca mươt thiïn hađ Tûđ lc ăô vïì sau, âp sịt víơt chíịt tûơ nô quâ ýịu nïn khưng thïí chưịng laơi sûơ kïịt khưịi ca víơt chíịt thađnh câc thiïn hađ mađ ta thíịy trïn bíìu trúđi

trong vuô truơ sú khai, úê nhûơng nhiïơt ăươ trïn khoăng 3000 K, v truơ khưng phăi bao gưìm câc thiïn hađ vađ câc vị mađ ta thíịy trïn bíìu trúđi hiïơn nay, mađ chó lađ mươt thûâ xp víơt chíịt vađ bûâc xaơ ă ặúơc ion hôa vađ khưng phín biïơt ặúơc

Mươt hïơ quă quan troơng khâc ca t lïơ lúân photon trïn haơt haơt nhín lađ chùưc ă cô lc, tûúng ăưịi khưng xa quâ khûâ, mađ nùng lûúơng bûâc xaơ ăaô lađ lúân hún nùng lûúơng chûâa víơt chíịt v truơ Nùng lûúơng chûâa khưịi lûúơng ca mươt haơt nhín, ặúơc cho búêi cưng thûâc Einstein E = mc2, vađo khoăng 939 triïơu electron - vưn Nùng lûúơng trung bịnh ca mươt photon bûâc xaơ víơt ăen úê K lađ nh hún nhiïìu, khoăng 0,0007 electron - vưn, ăô duđ rùìng vúâi 1000 triïơu photon mưỵi nútron hóơc proton, ăa sưị nùng lûúơng ca v truơ hiïơn lađ dûúâi daơng víơt chíịt chûâ khưng phăi bûâc xaơ Tuy nhiïn, xûa nhiïơt ăươ cao hún, cho nïn nùng lûúơng ca mưỵi photon cao hún, nùng lûúơng mươt nútron hóơc photon ln ln khưng ăưíi Vúâi 1000 triïơu photon cho mưỵi haơt nhín, ăïí cho nùng lûúơng bûâc xaơ vûúơt qua nùng lûúơng víơt chíịt, chó cíìn nùng lûúơng trung bịnh ca mươt photon víơt ăen lúân hún khoăng mươt phíìn nghịn triïơu nùng lûúơng ca khưịi lûúơng mươt haơt nhín, hóơc khoăng mươt electron - vưn Ăíy lađ trûúđng húơp nhiïơt ăươ lc vađo khoăng 1300 líìn lúân hún bíy giúđ, nghơa lađ vađo khoăng 4000 K Nhiïơt ăươ ăô ăânh díịu sûơ chín tiïịp giûơa mươt “thúđi ăaơi bûâc xaơ ngûơ trõ”, ăô phíìn lúân nùng lûúơng cuêa vuô truơ úê dûúâi daơng bûâc xaơ, vađ “thúđi ăaơi víơt chíịt ngûơ trõ” hiïơn nay, ăô phíìn lúân nùng lûúơng nùìm khưịi lûúơng ca câc haơt haơt nhín

MƯÅT TOA CHO V TR NỐNG

Cấc quan thẫo lån hai chûúng vûâa qua àậ phất hiïån rựỗng vuọ truồ ang giaọn nỳó, vaõ noỏ chỷỏa àêìy mưåt phưng bûác xẩ úã khùỉp mổi núi, hiïån úã nhiïåt àưå khoẫng K Bûác xẩ àố cố vễ lâ côn rúi rúát lẩi tûâ mưåt thúâi k lâ v tr quẫ thûåc lâ “àc”, nố vâo khoẫng 1000 lêìn bế hún vâ nống hún hiïån (Luửn luửn nhỳỏ laõ ta noỏi rựỗng vuọ tr 1000 lêìn bế hún hiïån nay, ta àún giẫn muửởn noỏi rựỗng khoaóng caỏch giỷọa bờởt cỷỏ cựồp hẩt àiïín hịnh nâo cho trûúác lc àố cng lâ 1000 lêìn bế hún hiïån nay) Àïí xem nhû mưåt sûå chín bõ cëi cng cho cêu chuån “Ba pht àêìu tiïn” ca ta, ta phẫi nhịn lẩi nhûäng thúâi k côn xûa hún, v tr côn bế hún vaõ noỏng hỳn nỷọa kia, bựỗng caỏch sỷó duồng nhaọn quan l thuët, chûá khưng phẫi nhûäng kđnh thiïn vùn quang hổc hay vư tuën àïí xem xết cấc àiïìu kiïån vêåt l ngûå trõ lc àố

Vađo cịi chûúng III, ta lûu rùìng v truơ bê hún hiïơn 1000 líìn, vađ câc phíìn víơt chíịt ca nô sùưp thađnh sịt cho bûâc xaơ thị v truơ cng chín tûđ thúđi kyđ bûâc xaơ ngûơ trõ sang thúđi kyđ víơt chíịt ngûơ trõ hiïơn Trong thúđi kyđ bûâc xaơ ngûơ trõ, khưng nhûơng chó cô sưị lûúơng to lúân photon cho mưỵi haơt nhín nhû sưị hiïơn cô ngađy nay, mađ nùng lûúng ca câc photon riïng l ă ă cao ăïí cho phíìn lúân nùng lûúơng cuêa vuô truơ úê dûúâi daơng bûâc xaơ, chûâ khưng phăi daơng khưịi lûúơng (Nhúâ rùìng photon lađ nhûơng haơt hóơc “lûúơng tûê” mađ tûđ ăô, theo thịt lûúơng tûê, ânh sâng ặúơc húơp thađnh) Do ăô, cô thïí lađ mươt sûơ gíìn ăng khâ tưịt nïịu xem v truơ thúđi kyđ ăô nhû thïí chó chûâa bûâc xaơ mađ thưi, cùn băn khưng cô víơt chíịt

khấc dẩng hiïån ca v tr Tuy nhiïn, trûúác chng ta nhịn lẩi mưåt quấ khûá xa nhû vêåy, trûúác tiïn ta hậy xết vùỉn tùỉt thúâi k bûác xẩ thûåc sûå, tûâ vâi pht àêìu tiïn cho àïën vâi trùm nghịn nùm sau vêåt chêët lẩi trúã thânh quan trổng hún bûác xẩ

Àïí theo dội lõch sûã v tr thúâi k àố, têët cẫ nhûäng cấi gị chng ta cêìn biïët lâ mổi vêåt nhû thïë nâo úã mưåt thúâi àiïím bêët k cho trûúác Hóåc nối cấch khấc, v tr giận núã, nhiïåt àưå liïn hïå vúái kđch thûúác ca v tr nhû thïë nâo?

S dïỵ tră lúđi cíu hi nađy nïịu cô thïí coi bûâc xaơ lađ ặúơc gin núê tûơ Bûúâc sông ca mưỵi photon ăún giăn bõ kêo dađi (do sûơ dõch chín ă) t lïơ vúâi kđch thûúâc cuêa vuô truơ, vuô truơ giaôn núê Hún nûơa, ta ă thíịy úê chûúng trïn rùìng bûúâc sông trung bịnh ca bûâc xaơ víơt ăen t lïơ nghõch vúâi nhiïơt ăươ ca nô Nhû víơy nhiïơt ăươ phăi giăm t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc ca v truơ nhû hiïơn ăang xaêy

May thay cho nhâ v tr hổc l thuët, mưëi liïn hïå àún giẫn àố cng àng bûác xẩ àậ khưng giận núã tûå - nhûäng va chẩm nhanh giûäa photon vâ mưåt sưë àưëi tûúång nhỗ electron vâ hẩt nhên lâm àc cấc thânh phêìn ca v tr sët thúâi k bûác xẩ ngûå trõ Trong mưåt photon chuín àưång tûå giûäa cấc lêìn va chẩm, bûúác sống ca nố phẫi tùng t lïå vúái kđch thûúác ca v tr, vâ àậ cố nhiïìu photon cho mưỵi hẩt àïën mûác cấc va chẩm quẫ àậ båc nhiïåt àưå ca vêåt chêët phẫi ài theo nhiïåt àưå ca bûác xẩ, chûá khưng phẫi ngûúåc lẩi Nhû vêåy, chùèng hẩn, v tr bế hún hiïån mûúâi nghịn lêìn, thị nhiïåt àưå sệ phẫi cao hún hiïån mưåt cấch t lïå, hóåc khoẫng 3000 K Àiïìu nây câng àng thúâi k “bûác xẩ ngûå trõ” thûåc sûå

thín v truơ Do ăô, ăïí theo di câc biïịn cưị nhûơng thúđi kyđ thûơc sûơ sú khai nhíịt, ta cíìn phăi biïịt v truơ phăi nông ăïịn mûâc nađo ăïí taơo nïn nhûơng sưị lûúơng lúân haơt víơt chíịt tûđ nùng lûúơng bûâc xaơ, vađ bao nhiïu haơt ăaô ặúơc taơo nïn nhû víơy

Quâ trịnh lađm cho víơt chíịt ặúơc taơo nïn tûđ bûâc xaơ cô thïí dïỵ hiïíu nhíịt theo bûâc tranh lûúơng tûê vïì ânh sâng Hai lûúơng tûê bûâc xaơ, hóơc photon, cô thïí va chaơm vađ biïịn míịt, toađn bươ nùng lûúơng vađ xung lûúơng ca chng taơo nïn hai haơt víơt chíịt hóơc nhiïìu hún (Quâ trịnh nađy thûơc sûơ ặúơc quan sât mươt câch giân tiïịp nhûơng phođng thđ nghiïơm víơt l haơt nhín nùng lûúơng cao hiïơn nay) Tuy nhiïn, thuýịt tûúng ăöịi heơp ca Einstein nôi rùìng mươt haơt víơt chíịt duđ lađ úê traơng thâi tơnh cng s cng s cô mươt “nùng lûúơng nghó” nađo ăô, cho búêi cưng thûâc nưíi tiïịng E = mc2 (úê ăíy c lađ víơn tưịc ânh sâng Ăíy lađ ngìn gưịc ca nùng lûúơng ặúơc giăi phông câc phăn ûâng haơt nhín, ăô mươt phíìn khưịi lûúơng ca câc haơt nhín ngn tûê bõ hy) Tûđ ăô, ăïí cho hai photon taơo nïn hai haơt víơt chíịt cô khưịi lûúơng m mươt va chaơm trûơc diïơn, nùng lûúơng ca mưỵi photon đt nhíịt phăi bùìng nùng lûúơng nghó mc2 ca mưỵi haơt Phăn ûâng víỵn xăy nïịu nùng lûúơng ca câc photon riïng l lúân hún mc2; nùng lûúơng dưi s chó cho câc haơt nùng lûúơng víơt chíịt mươt víơn tưịc cao Tuy nhiïn, nhûơng haơt cô khưịi lûúơng m khưng thïí ặúơc taơo nïn câc va chaơm cuêa hai photon nïịu nùng lûúơng cuêa chuâng thíịp hún mc2, vị ăô khưng ă nùng lûúơng ăïí taơo nïn duđ lađ khưịi lûúơng ca câc haơt ăô

0,00008617 electron - vưn mưỵi ăươ Kelvin Chùỉng haơn úê nhiïơt ăươ 3000 K, câc phíìn ca v truơ bùưt ăíìu trúê nïn sịt, nùng lûúơng ăùơc trûng ca mưỵi photon lađ vađo khoăng 300 K nhín vúâi hùìng sưị Boltzmann hóơc 0,26 electron - vưn Nhúâ rùìng mươt electron - vưn lađ nùng lûúơng mađ mươt electron thu ặúơc chín ăương qua mươt hiïơu ăiïơn thïị mươt vưn Nùng lûúơng ca câc phăn ûâng thưng thûúđng vađo cúơ mươt electron - vưn mưỵi nguýn tûê; ăíịy lađ lyâ taơi bûâc xaơ úê trïn 3000 K lađ ă nông ăïí giûơ cho mươt t lïơ khâ lúân electron bõ bùưn vađo câc ngn tûê

Chng ta ă thíịy lađ ăïí taơo nïn haơt víơt chíịt cô khưịi lûúơng m câc va chaơm giûơa câc photon, nùng lûúơng ăùơc trûng ca photon phăi đt nhíịt bùìng nùng lûúơng mc2 ca câc haơt úê traơng thâi nghó Do nùng lûúơng ăùơc trûng ca photon lađ nhiïơt ăươ nhín vúâi hùìng sưị Boltzmann, nïn nhiïơt ăươ ca bûâc xaơ phăi đt nhíịt lađ vađo cúơ nùng lûúơng nghó mc2 chia cho hùìng sưị Boltzmann Nhû víơy lađ vúâi mưỵi loaơi haơt víơt chíịt cô mươt “nhiïơt ăươ ngûúơng” tđnh bùìng nùng lûúơng nghó mc2 chia cho hùìng sưị Boltzmann, nô phăi ăaơt ặúơc trûúâc haơt loaơi ăô cô thïí taơo nïn tûđ nùng lûúơng bûâc xaơ

Chùỉng haơn, haơt víơt chíịt nheơ nhíịt ặúơc biïịt ăïịn lađ electron e- vađ prưzitron e+ Pưzitron lađ phăn haơt ca ïlectron - nghơa lađ nô cô ăiïơn tđch ngûúơc díịu (dûúng chûâ khưng phăi ím) nhûng cuđng khưịi lûúơng vađ spin Khi mươt pưzitron va chaơm vúâi mươt electron, câc ăiïơn tđch cô thïí bõ hy, cođn nùng lûúơng khưịi lûúơng cuêa hai haơt hiïơn dûúâi daơng bûâc xaơ ăún thìn Viïơc nađy cưị nhiïn lađ l taơi pưzitron hiïịm nhû víơy ăúđi sưịng thưng thûúđng - chng khưng thïí sưịng líu lùưm trûúâc tịm ặúơc vađ bõ hy diïơt (Pưzitron ặúơc khâm phâ nùm 1932 tia v truơ) Quâ trịnh hy cng cô thïí diïỵn ngûúơc laơi - hai photon vúâi nùng lûúơng vûđa ă cô thïí va chaơm vađ taơo nïn mươt cùơp electron - pưzitron, nùng lûúơng ca câc photon ă ặúơc chín thađnh khưịi lûúơng ca electron vađ pưzitron

electron - vưn Ăïí tịm nhiïơt ăươ ngûúơng mađ úê ăô photon cô nhiïìu xâc sịt cô nùng lûúơng ăô, ta chia nùng lûúơng cho cho hùìng sưị Boltzmann (0,00008 617 electron - vưn mưỵi ăươ Kelvin) vađ tịm mươt nhiïơt ăươ ngûúơng lađ nghịn triïơu ăươ Kelvin (6 x 10 m K) ÚÊ bíịt kyđ nhiïơt ăươ nađo cao hún, electron vađ pưzitron cng phăi ặúơc taơo nïn mươt câch dïỵ dađng nhûơng va chaơm giûơa câc photon vúâi nhau, vađ ăô chùưc ă phăi tưìn taơi vúâi sưị lûúơng ríịt lúân

(Nhín tiïơn nôi thïm, nhiïơt ăươ ngûúông x10 muô K mađ ta ăaô suy ăïí cho electron vađ pưzitron ặúơc taơo nïn tûđ bûâc xaơ lúân hún ríịt nhiïìu so vúâi bíịt cûâ nhiïơt ăươ nađo mađ ta thûúđng gùơp v truơ hiïơn Ngay că trung tím mùơt trúđi cng chó úê mươt nhiïơt ăươ khoăng 15 triïơu ăươ Ăô lađ l taơi ta khưng thíịy electron vađ pưzitron xịt hiïơn tûđ khưng gian trưịng rưỵng mưỵi ânh sâng trôi lïn)

Nhûäng nhêån xết tûúng tûå cng àng cho mưỵi loẩi hẩt Àêy lâ mưåt quy låt cú bẫn ca vêåt l hổc hiïån àẩi: ûáng vúái mưỵi loẩi hẩt tûå nhiïn àïìu cố mưåt “phẫn hẩt” tûúng ûáng, vúái àng khưëi lûúång vâ spin àố, nhûng vúái àiïån tđch ngûúåc dêëu Ngoẩi lïå nhêët lâ àưëi vúái nhûäng hẩt hoân toân trung hôa nâo àố, nhû lâ bẫn thên photon, mâ ta cố thïí coi lâ phẫn hẩt ca chđnh chng Liïn hïå giûäa hẩt vâ phẫn hẩt lâ hai chiïìu: pưzitron lâ phẫn hẩt ca electron vâ electron lâ phẫn hẩt ca pưzitron Cho nùng lûúång ln ln cố thïí tẩo nïn mổi loẩi cùåp hẩt - phẫn hẩt va chẩm cuãa nhûäng cùåp photon

Nhûông haơt loaơi nheơ nhíịt tiïịp theo sau electron vađ pưzitron lađ muon hóơc µ-, mươt loaơi electron nùơng khưng bïìn, vađ phăn haơt ca nô, µ+ Cng giưịng nhû ăưịi vúâi electron vađ pưzitron, µ- vađ µ+ cô ăiïơn tđch ngûúơc díịu nhûng khưịi lûúơng bùìng nhau, vađ cô thïí ặúơc taơo nïn nhûơng va chaơm giûơa câc phưton vúâi µ- vađ µ+ ăïìu cô mươt nùng lûúơng nghó mc2 bùìng 105,6596 triïơu electron vađ chia cho hùìng sưị Boltzmann, nhiïơt ăươ ngûúơng tûúng ûâng lađ 1,2 triïơu triïơu ăươ (1,2 x 12 m 12 K) Nhûơng nhiïơt ăươ ngûúơng tûúng ûâng vúâi nhûơng haơt khâc ặúơc ghi úê băng Xem k băng nađy ta cô thïí nôi loaơi haơt nađo cô nhiïìu úê nhûơng thúđi kyđ khâc lõch sûê v truơ; chng chđnh lađ câc haơt mađ nhiïơt ăươ ngûúơng thíịp hún nhiïơt ăươ ca v truơ lc ăô

Cô bao nhiïu haơt víơt chíịt ăô thûơc sûơ ă tưìn taơi úê nhûơng nhiïơt ăươ trïn nhiïơt ăươ ngûúơng? ÚÊ ăiïìu kiïơn nhiïơt ăươ vađ míơt ăươ cao ngûơ trõ v truơ sú khai, sưị haơt ặúơc suy tûđ ăiïìu kiïơn cú băn ca cín bùìng nhiïơt: sưị haơt phăi ă lúân ăïí cho sưị bõ hy mưỵi giíy ăng bùìng sưị ặúơc taơo nïn (Nghơa lađ cíìu bùìng cung) Xâc sịt hy mươt cùơp haơt - phăn haơt nađo ăô ă cho thađnh hai photon lađ xíịp xó bùìng xâc sịt mađ mươt cùơp photon nađo ă cho cô cuđng nùng lûúơng taơo thađnh chđnh haơt vađ phăn haơt nađy Do ăô ăiïìu kiïơn cín bùìng nhiïơt ăođi hi sưị haơt mưỵi loaơi, mađ nhiïơt ăươ ngûúơng úê dûúâi nhiïơt ăươ thûơc sûơ lc ăô, phăi xíịp xó bùìng sưị photon Nïịu cô đt haơt hún photon, chng s ặúơc taơo nïn nhanh hún lađ bõ huêy diïơt vađ söị lûúơng chng s tùng lïn, nïịu cô nhiïìu haơt hún photon, chuâng seô bõ huêy diïơt nhanh hún lađ ặúơc taơo nïn, vađ sưị lûúơng chng s giăm Chùỉng haơn úê nhûơng nhiïơt ăươ trïn nhiïơt ăươ ngûúơng 6.000 triïơu ăươ, sưị electron vađ pưzitron phăi xíịp xó bùìng sưị photon vađ nhûơng lc ăô cô thïí xem v truơ nhû bao gưìm ch ýịu photon, electron vađ pưzitron, chûâ khưng chó cô photon

nùng lûúång nhûäng hẩt vêåt chêët thåc mưåt loẩi nâo àố àống gốp chó lâ t lïå vúái ly thûâa bưën ca nhiïåt àöå, àuáng nhû àöëi vúái photon Nhû vêåy, ta cố thïí suy nghơ vïì v tr úã mưåt thúâi gian nâo àố nhû lâ bao gưìm mưåt sưë kiïíu “bûác xẩ”, mưåt kiïíu cho mưỵi loẩi hẩt mâ nhiïåt àưå ngûúäng úã dûúái nhiïåt àưå v tr lc àố Àùåc biïåt, mêåt àöå nùng lûúång cuãa vuä truå bêët cûá lc nâo àng t lïå vúái ly thûâa bưën ca nhiïåt àưå vâ sưë loẩi hẩt mâ nhiïåt àưå ngûúäng úã dûúái nhiïåt àưå v tr hổc lc àố Nhûäng àiïìu kiïån loẩi àố, vúái nhûäng nhiïåt àưå cao àïën nưỵi nhûäng cùåp hẩt - phẫn hẩt lâ nhiïìu nhỷ proton cờn bựỗng nhiùồt, khửng tửỡn taồi bờởt cûá úã àêu vuä truå hiïån nay, trûâ coá thïí úã nhên cấc vị àang bng nưí Tuy nhiïn ta àaä àuã tin tûúãng úã kiïën thûác cuãa ta vïì cú hổc thưëng kï àïí n trđ mâ xêy dûång nhûäng thuët vïì nhûäng cấi àậ phẫi xẫy nhûäng àiïìu kiïån lẩ lng nhû vêåy v tr sú khai

Nôi cho chđnh xâc, ta phăi nhúâ rùìng mươt phăn haơt nhû pưzitron (e+) ặúơc kïí nhû lađ mươt loaơi riïng biïơt Câc haơt nhû photon vađ electron cng tưìn taơi úê hai traơng thâi khâc vïì spin, chng cô thïí coi nhû nhûơng loaơi riïng biïơt Cịi cuđng, nhûơng haơt nhû electron (nhûng khưng phăi photon) tn theo mươt ắnh lơt ăùơc biïơt, “ngn l loaơi trûđ Pauli”, cíịm hai haơt úê mươt traơng thâi nhû nhau; lơt nađy lađm giăm mươt câch cô hiïơu quă sûơ ăông gôp ca chng vađo míơt ăươ nùng lûúơng toađn phíìn túâi 7/8 líìn (Chđnh ngn l loaơi trûđ ă ngùn tíịt că câc electron möơt nguýn tûê rúi vađo cuđng möơt voê nùng lûúơng thíịp nhíịt; nhû víơy nô chõu trâch nhiïơm vïì cíịu trc v phûâc taơp ca câc ngn tûê thïí hiïơn băng tìn hoađn ca câc ngn tưị) Sưị hiïơu duơng ca câc kiïíu ûâng vúâi mưỵi loaơi haơt ặúơc ghi song song vúâi nhiïơt ăươ ngûúơng úê băng Míơt ăươ nùng lûúơng ca v truơ úê nhiïơt ăươ ă cho lađ t lïơ vúâi ly thûđa bưịn ca nhiïơt ăươ vađ vúâi sưị hiïơu duơng ca câc kiïíu haơt mađ nhiïơt ăươ ngûúơng úê dûúâi nhiïơt ăươ ca v truơ

v truơ úê câc thúđi kyđ sú khai Ta ă thíịy rùìng míơt ăươ nùng lûúơng ca v truơ chó phuơ thơc ch ýịu vađo nhiïơt ăươ, nïn nhiïơt ăươ v truơ cô thïí ặúơc duđng nhû mươt loaơi ăưìng hưì ngađy cađng laơnh ăi chûâ khưng phăi kïu tđch tùưc v truơ gin núê Nôi r hún, cô thïí chûâng minh rùìng thúđi gian cíìn ăïí míơt ăươ nùng lûúơng ca v truơ giăm tûđ mươt trõ sưị nađy ăïịn mươt trõ sưị khâc lađ t lïơ vúâi hiïơu câc sưị nghõch ăăo ca cùn hai ca câc míơt ăươ nùng lûúơng (xem ch thđch toân hoơc 3) Nhûng ta ă thíịy rùìng míơt ăươ nùng lûúơng t lïơ vúâi ly thûđa böịn cuêa nhiïơt ăöơ vađ vúâi söị loaơi haơt cô nhiïơt ăươ ngûúơng thíịp hún nhiïơt ăươ hiïơn hađnh Do ăô, cho ăïịn nhiïơt ăươ khưng ăi qua nhûơng giâ trõ “ngûúơng” nađo ăô, thúđi gian cíìn cho v truơ ăïí laơnh ăi tûđ mươt nhiïơt ăươ nađy ăïịn mươt nhiïơt ăươ khâc lađ t lïơ vúâi hiïơu ca câc nghõch ăăo ca bịnh phûúng ca nhûơng nhiïơt ăươ ăô Chùỉng haơn, nïịu ta bùưt ăíìu tûđ mươt nhiïơt ăươ 100 triïơu ăươ (ríịt thíịp dûúâi nhiïơt ăươ ngûúơng ca electron) vađ tịm rùìng cíìn 0,06 nùm (hóơc 22 ngađy) ăïí nhiïơt ăươ haơ xịng túâi 10 triïơu ăươ, thị lc ăô cíìn nùm khâc nûơa ăïí cho nhiïơt ăươ haơ xịng triïơu ăươ, 600 nùm khâc nûơa ăïí haơ xịng 100 000 ăươ, v v Toađn bươ thúđi gian cíìn ăïí v truơ laơnh ăi tûđ 100 triïơu ăươ xịng 3000 K (nghơa lađ ăïịn mađ câc chíịt v truơ trúê thađnh suöịt ăöịi vúâi bûâc xaơ) lađ 700 000 nùm (xem hịnh 8) Cưị nhiïn, viïịt “nùm” úê ăíy, tưi nguơ mươt sưị ăún võ thúđi gian tơt ăưịi nađo ăô, chùỉng haơn nhû mươt sưị chu kyđ nađo ăô ăô mươt electron quay mươt vođng quanh haơt nhín mươt ngn tûê hyărư Ta ăang xêt mươt thúđi kyđ xûa hún nhiïìu so vúâi lc quă ăíịt bùưt ăíìu quay quanh mùơt trúđi

Hịnh Kyê nguýn bûâc xaơ chiïịm ûu thïị Nhiïơt ăöơ ca v truơ ặúơc v phuơ thơc vađo thúđi gian, ăưịi vúâi thúđi kyđ tûđ ngađy cịi sûơ tưíng húơp haơt nhín ăïịn tâi húơp câc haơt nhín vađ electron thađnh nguýn tûê

Nïëu vuä truå vaâi pht àêìu tiïn thûåc sûå bao gưìm nhûäng hẩt vâ phaón haồt uỏng bựỗng nhau, tờởt caó chuỏng aọ bừ hy diïåt nhiïåt àưå hẩ xëng dûúái 1000 triïåu àưå, vâ chùèng côn gị sốt lẩi trûâ bûác xẩ Coỏ bựỗng chỷỏng rờởt tửởt chửởng laồi khaó nựng oỏ - chng ta àang úã àêy! Phẫi cố mưåt àưå dưi nâo àố ca sưë electron

so vúâi söị pözitron, cuêa söị proton so vúâi söị phăn proton, vađ ca sưị nútron so vúâi sưị phăn nútron ăïí cho cođn câi gị ăô sôt laơi sau haơt vađ phăn haơt hy ăïí cung cíịp víơt chíịt cho v truơ hiïơn Cho ăïịn ăíy chûúng nađy tưi ă nguơ khưng nôi ăïịn sưị víơt chíịt tûúng ăưịi đt cođn sôt laơi nađy Ăô lađ mươt sûơ gíìn ăng khâ tưịt nïịu tíịt că nhûơng gị ta mịn lađ tđnh míơt ăươ nùng lûúơng hóơc tưịc ăươ gin núê ca v truơ sú khai; ta ă thíịy chûúng trûúâc rùìng míơt ăươ nùng lûúơng ca câc haơt haơt nhín chó so ặúơc vúâi míơt ăươ nùng lûúơng bûâc xaơ v truơ ă laơnh ăïịn khoăng 4000 K Tuy nhiïn, sûơ đt i ca sưị electron vađ haơt haơt nhín cođn sôt laơi ăâng ặúơc ta ch ăùơc biïơt, búêi vị chng lađ nhûơng thađnh phíìn chđnh ca v truơ hiïơn vađ nôi riïng, ca tâc giă vađ baơn ăoơc

Mưåt ta àậ cưng nhêån khẫ nùng cố mưåt àưå dưi vêåt chêët so vúái phẫn vêåt chêët vâi pht àêìu tiïn, ta àậ àùåt vêën àïì mưåt danh sấch chi tiïët vïì nhûäng thânh phêìn v tr sú khai Cố àng hâng trùm cấi gổi lâ hẩt cú bẫn trïn danh sấch mâ phông thđ nghiïåm Lawrence úã Berkeley xët bẫn thấng mưåt Cố phẫi lâ ta phẫi tđnh sưë lûúång ca mưỵi mưåt loẩi hẩt nây khưng? Vâ tẩi dûâng lẩi úã hẩt cú bẫn? Cố phẫi lâ ta phẫi tđnh sưë lûúång ca tûâng loẩi ngun tûã, phên tûã, mëi vâ tiïu? Trong trûúâng húåp àố, chng ta cố thïí kïët luờồn mửồt caỏch chủnh aỏng rựỗng vuọ truồ laõ quaỏ phûác tẩp vâ quấ thêët thûúâng khưng àấng àïí cho ta tịm hiïíu

May thay, v tr khưng àïën nưỵi phûác tẩp quấ nhû vêåy Àïí thêëy cấch cố thïí viïët mưåt toa (* Toa lâ bẫng kï cấc võ thëc mâ ngûúâi bïånh cêìn dng, hóåc cấc chất hoấ dûúåc cêìn àïí bâo chïë nïn mưåt chêët hoấ dûúåc nâo àố, vâ cấc cưng thûác pha chïë nố) cho cấc thânh phêìn ca nố, cêìn suy nghơ thïm mửồt chuỏt vùỡ iùỡu kiùồn cờn bựỗng nhiùồt laõ gũ Tưi àậ nhêën mẩnh têìm quan trổng ca viïåc v truồ aọ traói qua mửồt traồng thaỏi cờn bựỗng nhiùồt - chđnh nố cho phếp ta nối mưåt cấch tin tûúãng nhû vêåy vïì cấc thânh phêìn ca v tr úã mưỵi lc Sûå thẫo lån ca ta cho àïën chûúng nây lâ mưåt loẩt ấp dng cấc tđnh chêët quen biïët ca vêåt chêët vâ bûác xẩ cên bựỗng nhiùồt

trừ sử khửng thay ăưíi Mươt câc “ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn” ăô lađ nùng lûúơng toađn phíìn; mùơc díìu va chaơm cô thïí chín nùng lûúơng tûđ haơt nađy sang haơt khâc, chng khưng bao giúđ thay ăưíi nùng lûúơng toađn phíìn ca câc haơt tham gia va chaơm Vúâi mưỵi lơt băo toađn ăô, cô mươt ăaơi lûúơng mađ ta phăi nôi r trûúâc ta cô thïí vaơch câc tđnh chíịt ca mươt hïơ úê cín bùìng nhiïơt - r rađng lađ nïịu mươt ăaơi lûúơng nađo ăô khưng thay ăưíi mươt hïơ tiïịn ăïịn bùìng nhiïơt, thị trõ sưị ca nô khưng thïí suy ặúơc tûđ câc ăiïìu kiïơn ca cín bùìng, mađ ă phăi ặúơc chó r trûúâc ăô Viïơc thíơt lađ ăâng ch mươt hïơ úê cín bùìng nhiïơt lađ tíịt că câc tđnh chíịt ca nô ặúơc xâc ắnh mươt câch nhíịt mưỵi ta nôi r trõ sưị ca câc ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn V truơ ă ăi qua mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt, cho nïn ăïí cho mươt toa ăíìy ă vïì câc thađnh phíìn ca v truơ úê câc thúđi kyđ sú khai, tíịt că nhûơng gị ta cíìn lađ biïịt ặúơc nhûơng ăaơi lûúơng víơt l nađo ặúơc băo toađn v truơ gin núê, vađ giâ trõ ca câc ăaơi lûúơng ăô

Thöng thûúđng, thay cho viïơc cho nùng lûúơng toađn phíìn ca mươt hïơ úê cín bùìng nhiïơt, ta cho nhiïơt ăươ Vúâi loaơi hïơ ta xêt nhiïìu nhíịt cho ăïịn nay, chó bao gưìm bûâc xaơ vađ nhûơng sưị haơt vađ phăn haơt bùìng nhau, nhiïơt ăươ lađ tíịt că nhûơng gị cíìn ặúơc cho trûúâc ăïí tịm câc tđnh chíịt cín bùìng ca hïơ Nhûng thûúđng thûúđng ngoađi nùng lûúơng cođn cô nhûơng ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn khâc vađ cíìn cho míơt ăươ ca mưỵi ăaơi lûúơng

ion hyărưxin, nhûng ăíịy chó lađ nhûơng tưí húơp ăún giăn ca hai ăaơi lûúơng cú băn ặúơc băo toađn (Nhûơng tđnh chíịt ca cưịc nûúâc ca ta cô thïí ặúơc xâc ắnh hoađn toađn nïịu ta nôi rùìng nhiïơt ăươ lađ 300 K (nhiïơt ăươ phođng trïn thang Kelvin), rùìng míơt ăươ phín tûê nûúâc cương vúâi câc ion hyărư lađ 3,3 x 10 m 22 phín tûê hóơc ion mưỵi cm khưịi (ăaơi thïí ûâng vúâi nûúâc úê âp sịt mùơt biïín), vađ rùìng míơt ăươ ca ion hyărư trûđ ion hyărưxin bùìng khưng (ûâng vúâi ăiïơn tđch thûơc bùìng khưng) Chùỉng haơn, nhûơng ăiïìu kiïơn ăô, cô mươt ion hyărư cho mưỵi mûúđi triïơu phín tûê nûúâc (10 m 7) - ngûúđi ta nôi rùìng ăươ pH ca nûúâc lađ Ch rùìng ta khưng cíìn phăi nôi viïơc nađy toa cuêa chuâng ta viïịt cho cöịc nûúâc: ta suy t lïơ ion hyărư tûđ nhûơng quy lơt cín bùìng nhiïơt Mùơt khâc, ta khưng thïí suy míơt ăươ ca câc ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn tûđ nhûơng ăiïìu kiïơn cín bùìng nhiïơt - chùỉng haơn ta cô thïí lađm cho míơt ăươ phín tûê nûúâc cương vúâi ion hyărư lúân hún hóơc bê hún 3.3.10 m 22 phín tûê mưỵi cm khưịi mươt đt, bùìng câch níng hóơc haơ âp sịt - nhû víơy ta phăi nôi r vïì chng ăïí biïịt cưịc ta cô gị

Vđ duơ nađy cng gip ta hiïíu nghơa xï dõch ca câi mađ ta goơi lađ ăaơi lûúơng “baêo toađn” Chùỉng haơn nïịu nûúâc cuêa ta úê möơt nhiïơt ăöơ hađng triïơu ăöơ, nhû úê lođng mươt ngưi sao, ăô ríịt dïỵ cho câc phín tûê ca ion bõ phín ly vađ cho câc ngn tûê húơp thađnh míịt electron ca chng Nhûơng ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn lc ăô lađ sưị electron vađ câc haơt nhín oxy vađ hyărư Míơt ăươ ca phín tûê nûúâc cương vúâi ngn tûê hyărưxin nhûơng ăiïìu kiïơn ăô phăi ặúơc tđnh toân tûđ câc ắnh lơt ca cú hoơc thưịng kï chûâ khưng phăi lađ cho trûúâc; cưị nhiïn kïịt quă lađ míơt ăươ ăô ríịt bê nh (Trong ắa nguơc hiïịm cô tịt) Thûơc nhûơng phăn ûâng haơt nhín cô xăy nhûơng ăiïìu kiïơn ăô, cho nïn sưị haơt nhín mưỵi loaơi cng khưng tơt ăưịi cưị ắnh, nhûng câc sưị lûúơng ăô thay ăưíi chíơm ăïịn mûâc mươt ngưi cô thïí coi lađ tiïịn hôa mươt câch díìn díìn tûđ traơng thâi cín bùìng nađy ăïịn traơng thâi cín bùìng khâc

phẫn ûáng xẫy nhanh chống àïën nưỵi vêåt chêët vâ phẫn vêåt chêët cố thïí tẩo nïn tûâ nùng lûúång àún thìn hóåc bõ hy diïåt lẩi

Trong nhûơng ăiïìu kiïơn ăô, câc ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn khưng phăi lađ nhûơng sưị haơt thơc mươt loaơi riïng nađo ăô Trâi laơi, câc ắnh lơt băo toađn thđch húơp rt xịng mươt sưị bê mađ (theo sûơ hiïíu biïịt hiïơn ca chng ta) moơi ăiïìu kiïơn khă dơ víỵn cođn ặúơc tưn troơng Ngûúđi ta tin cô ăng ba ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn mađ míơt ăươ phăi ặúơc nôi r toa ca ta vïì v truơ sú khai:

1 Ăiïơn tđch Ta cô thïí taơo hóơc hy diïơt nhûơng cùơp haơt vúâi ăiïơn tđch bùìng nhûng trâi díịu, nhûng ăiïơn tđch toađn phíìn khưng bao giúđ thay ăưíi (Ta cô thïí chùưc chùưn vïì lơt băo toađn nađy hún bíịt kyđ lơt băo toađn nađo khâc, búêi vị nïịu ăiïơn tđch khưng ặúơc băo toađn thị thịt Maxwell vïì ăiïơn vađ tûđ hiïơn ặúơc cưng nhíơn s khưng cođn cô nghơa gị nûơa)

2 Sưị baryon “Baryon” lađ mươt danh tûđ chung bao hađm câc haơt nhín, proton vađ nútron, cuđng vúâi nhûơng haơt khưng bïìn nùơng hún mươt t, goơi lađ hyperon Baryon vađ phăn baryon cô thïí ặúơc taơo vađ hy ăi tûđng cùơp, vađ baryon cô thïí phín r thađnh nhûơng baryon khâc, nhû “phín r bïta” ca mươt haơt nhín phông xaơ ăô mươt nútron biïịn thađnh mươt proton hóơc ngûúơc laơi Tuy nhiïn, tưíng sưị baryon trûđ sưị câc phăn baryon (phăn proton, phăn nútron, phăn hyperon) khưng bao giúđ thay ăưíi Do ăô chng ta gùưn mươt “sưị baryon” bùìng +1 cho proton, nútron vađ câc baryon, vađ mươt “sưị baryon” bùìng -1 cho nhûơng phăn haơt tûúng ûâng; ăô lơt lađ sưị baryon toađn phíìn khưng bao giúđ thay ăưíi Sưị baryon cô v nhû khưng cô mươt nghơa ăương lûơc hoơc nađo nhû ăiïơn tđch; theo ta biïịt hiïơn nay, sưị baryon chùỉng taơo ặúơc gị giưịng ăiïơn trûúđng hóơc tûđ trûúđng Sưị baryon lađ mươt phûúng phâp kïị toân - nghơa ca nô hoađn toađn lađ úê chưỵ nô ặúơc băo toađn

chíịt hû cíịu hún photon Chuâng mang nùng lûúơng vađ xung lûúơng nhû moơi haơt khâc Lơt băo toađn sưị lepton lađ mươt lơt “kïị toân” khâc - tưíng sưị câc lepton trûđ ăi tưíng sưị câc phăn lepton khưng nađo thay ăưíi (Nùm 1962 nhiïìu thđ nghiïơm vúâi nhûơng chuđm neutrino ă phât hiïơn rùìng đt nhíịt cô hai loaơi neutrino, mươt loaơi “thơc electron”, vađ möơt loaơi “thuöơc muon”, vađ hai loaơi söị lepton: söị lepton thơc electron lađ tưíng sưị câc electron cương vúâi câc neutrino thơc electron trûđ ăi sưị câc phăn haơt ca chng, sưị lepton thơc muon lađ tưíng sưị câc muon cương vúâi câc neutrino thơc muon trûđ sưị câc phăn haơt ca chng Că hai xem ặúơc băo toađn mươt câch tơt ăưịi, nhûng ta cng khưng biïịt thíơt chùưc chùưn vïì ăiïìu nađy)

Mưåt vđ d tưët vïì sûå àng àùỉn ca låt nây lâ sûå phên rậ phống xẩ ca mưåt nútron n thânh mưåt proton p, mưåt electron e-, vâ mưåt phẫn neutrino (thåc electron) Cấc giấ trõ ca àiïån tđch, sưë baryon, vâ sưë lepton ca mưỵi hẩt lâ nhû sau:

Baơn ăoơc cô thïí dïỵ dađng kiïím tra rùìng tưíng câc giâ trõ ca bíịt cûâ ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn nađo ca nhûơng haơt úê traơng thâi cịi cuđng bùìng giâ trõ ca ăaơi lûúơng ăô úê nútron ban ăíìu Ăíy lađ câi mađ ta goơi lađ sûơ viïơc “câc ăaơi lûúơng ăô ặúơc băo toađn” Câc lơt băo toađn ríịt quan troơng vị chng cho chng ta biïịt rùìng mươt sưị lúân phăn ûâng khưng thïí xăy ra, chùỉng haơn nhû quâ trịnh phín r bõ cíịm ăô mươt nútron phín r thađnh mươt proton vađ nhiïìu hún mươt phăn neutrino

thiïn theo sưị ăăo ca kđch thûúâc ca v truơ) Do ăô, ăiïơn tđch, sưị baryon vađ sưị lepton trïn mưỵi photon ặúơc giûơ ngn, vađ toa ca chng ta cô thïí ặúơc ặa mươt líìn cho mi mi bùìng câch ghi r giâ trõ ca câc ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn nhû mươt sưị t lïơ vúâi sưị photon

(Nôi chùơt ch ra, ăaơi lûúơng biïịn thiïn nhû sưị ăăo ca líơp phûúng kđch thûúâc ca v truơ khưng phăi lađ sưị photon trïn mưỵi ăún võ thïí tđch mađ lađ entropi trïn mưỵi ăún võ thïí tđch Entropi lađ mươt ăaơi lûúơng cú băn ca cú hoơc thưịng kï, cô liïn hïơ vúâi ăươ hưỵn ăươn ca mươt hïơ víơt l Ngoađi mươt thûđa sưị quy ûúâc bùìng sưị, entropi ặúơc cho vúâi mươt gíìn ăng khâ tưịt nhû lađ tưíng tíịt că câc haơt úê cín bùìng nhiïơt, haơt víơt chíịt cng nhû photon, vúâi nhûơng loaơi haơt khaâc mang caâc ăùơc trûng ghi úê băng mươt Câc hùìng sưị mađ chng ta thûơc sûơ phăi duđng ăïí ăùơc trûng v truơ ca chng ta lađ câc t sưị giûơa ăiïơn tđch vađ entropi, sưị baryon vađ entropi, söị lepton vađ entropi Tuy nhiïn, duđ lađ úê nhiïơt ăươ ríịt cao, sưị haơt víơt chíịt nhiïìu nhíịt cng cuđng bíơc ăươ lúân nhû sưị photon, do ăô ta s khưng sai líìm lùưm nïịu duđng sưị photon thay cho entropi ăïí lađm mươt chín so sânh)

Dïỵ ûúâc lûúơng ăiïơn tđch v truơ trïn mưỵi photon Vúâi sûơ hiïíu biïịt hiïơn ca ta, míơt ăươ trung bịnh ca ăiïơn tđch lađ bùìng khưng khùưp v truơ Nïịu mùơt trúđi vađ quă ăíịt cô mươt ăiïơn tđch dûúng lúân hún ăiïơn tđch ím (hóơc ngûúơc laơi) chó khoăng mươt phíìn triïơu triïơu triïơu triïơu triïơu triïơu (10 m 36), lûơc ăííy ăiïơn giûơa chng s phăi lúân hún lûơc híịp díỵn Nïịu v truơ lađ hûơu haơn vađ ăông, ta cođn cô thïí ặa nhíơn xêt ăô lïn thađnh mươt ắnh l: Ăiïơn tđch toađn phíìn ca v truơ phăi bùìng khưng, vị nïịu khưng nhû víơy thị câc ặúđng lûơc ăiïơn s cịn quanh quanh v truơ, taơo nïn mươt trûúđng ăiïơn vư haơn Nhûng duđ v truơ lađ múê hay ăông, cô thïí nôi mươt câch chùưc chùưn rùìng ăiïơn tđch v truơ trïn mưỵi photon lađ khưng ăâng kïí

lûơc haơt nhín lađm cho nútron trúê nïn tơt ăưịi bïìn câc haơt nhín ngn tûê ca víơt chíịt thưng thûúđng) Ngoađi ra, nhû ta biïịt, hiïơn khưng cô mươt lûúơng phăn víơt chíịt ăâng kïí nađo v truơ (Ta s nôi nhiïìu hún vïì ăiïìu nađy úê nhûơng phíìn sau) Do ăô, sưị baryon ca bíịt kyđ phíìn nađo ca v truơ hiïơn vïì cùn băn bùìng sưị haơt haơt nhín Trong chûúng trûúâc ta thíịy rùìng hiïơn cô mươt haơt nhín cho mưỵi 1000 triïơu photon phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn (con sưị chđnh xâc chûa ặúơc r), nhû víơy sưị baryon trïn mưỵi photon lađ vađo khoăng mươt phíìn nghịn triïơu (10 m -9)

Ăô thûơc lađ mươt kïịt lơn ăâng ch Ăïí thíịy ặúơc câc hïơ quă ca nô, ta hy xêt mươt lc quâ khûâ nhiïơt ăươ úê trïn mûúđi triïơu triïơu ăươ (10 m 13 K), nhiïơt ăươ ngûúơng ăưịi vúâi nútron vađ proton Lc ăô v truơ chùưc ặúơc chûâa nhiïìu haơt vađ phăn haơt, nhiïìu vađo khoăng nhû photon Nhûng sưị baryon lađ hiïơu giûơa câc sưị haơt vađ phăn haơt haơt nhín Nïịu hiïơu ăô lađ 1000 triïơu líìn nh hún sưị photon, vađ ăô cng vađo khoăng 1000 triïơu líìn bê hún tưíng sưị haơt haơt nhín, thị ăô sưị haơt haơt nhín s chó phăi lúân hún sưị phăn haơt lađ mươt phíìn nghịn triïơu Theo câch nhịn ăô, v truơ ngơi xịng dûúâi nhiïơt ăươ ngûúơng ca câc haơt haơt nhín, câc phăn haơt ăïìu bõ hy vúâi câc haơt tûúng ûâng, ăïí laơi mươt sưị đt cođn thûđa nhû lađ mươt phíìn dû mađ lc nađo ăíịy ă trúê thađnh thïị giúâi cuêa chuâng ta

Nhû vêåy, àêy laâ mưåt toa ca chng ta cho cấc thânh phêìn ca v tr sú khai Lêëy mưåt àiïån tđch cho mưỵi photon bựỗng 0, mửồt sửở baryon cho mửợi photon bựỗng mưåt phêìn nghịn triïåu vâ mưåt sưë lepton cho mưỵi photon khưng chùỉc lùỉm nhûng bế Khëy àïìu Sau mưåt thúâi gian chúâ àúåi lêu, “bất thëc” nây sệ trúã thânh v tr hiïån ca ta

nhau, mươt sưị vuđng cô mươt ăươ dưi nh (mươt vađi phíìn nghịn triïơu) ca víơt chíịt so vúâi phăn víơt chíịt, vađ mươt sưị vuđng khâc cô mươt ăươ dưi nh ca phăn víơt chíịt so vúâi víơt chíịt Sau nhiïơt ăươ haơ xịng vađ tíịt că câc cùơp víơt chíịt - phăn víơt chíịt cô thïí hy ặúơc ăïìu ă bõ hy, v truơ cođn laơi bao gưìm nhûơng vuđng chó cô víơt chíịt vađ nhûơng vuđng chó cô phăn víơt chíịt Câi phiïìn ca tûúêng nađy lađ chûa thíịy ặúơc nhûơng díịu hiïơu vïì nhûơng lûúơng phăn víơt chíịt ăâng kïí úê bíịt cûâ ăíu v truơ Câc tia chng ta ăi túâi nhûơng lúâp khđ qín cao ca quă ăíịt chng ta ặúơc coi lađ xịt phât mươt phíìn tûđ nhûơng vuđng úê xa thiïn hađ ca chng ta vađ cô thïí mươt phíìn tûđ ngoađi thiïn hađ ca chng ta Câc tia v truơ ăaơi bươ phíơn lađ víơt chíịt chûâ khưng phăi phăn víơt chíịt - thíơt cho ăïịn chûa ă quan sât ặúơc mươt phăn photon hóơc mươt phăn haơt nhín câc tia v truơ Ngoađi ra, ta khưng thïí quan sât ặúơc câc photon cô thïí taơo nïn tûđ sûơ hy ca víơt chíịt vađ phăn víơt chíịt úê quy mư v truơ

Mươt khă nùng khâc lađ míơt ăươ photon (hóơc nôi ăng hún, míơt ăươ entropi) ă khưng ặúơc giûơ t lïơ vúâi sưị ăăo ca líơp phûúng kđch thûúâc ca v truơ Ăiïìu nađy cô thïí xăy nïịu ă cô mươt loaơi sai khâc nađo ăô so vúâi traơng thâi cín bùìng nhiïơt, mươt loaơi ma sât hóơc ăươ nhúât cô thïí ăưịt nông v truơ vađ taơo nïn nhûơng photon dưi

Trong trûúđng húơp nađy, sưị baryon trïn mưỵi photon cô thïí bùưt ăíìu tûđ mươt giâ trõ kha khâ, cô thïí vađo khoăng mươt, vađ tûđ ăô tuơt xịng giâ trõ thíịp nhíịt hiïơn cô nhiïìu photon hún ặúơc taơo nïn Câi khô lađ chûa cô thïí ặa mươt cú chïị chi tiïịt nađo ăô vïì quâ trịnh taơo câc photon thûđa ăô Câch ăíy vađi nùm tưi ă thûê tịm, nhûng ă thíịt baơi hoađn toađn

Sau nây, tưi sệ khưng nối àïën têët cẫ nhûäng khẫ nùng “khưng chín” nây, vâ sệ ỳn giaón cho rựỗng sửở baryon trùn mửợi photon laõ: khoẫng mưåt phêìn nghịn triïåu

hẩt hẩt nhên v tr hiïån lâ proton, nhû vờồy sửở electron gờỡn bựỗng tửớng sửở haồt haồt nhờn Nïëu electron laâ nhûäng lepton nhêët vuä truå hiïån nay, thị ta cố thïí kïët lån lâ sửở lepton cho mửợi photon laõ ửớ ửỡng bựỗng sửở baryon cho mưỵi photon

Tuy nhiïn, cô mươt loaơi haơt bïìn khâc ngoađi electron vađ pưzitron, mang mươt sưị lepton khưng bùìng khưng: neutrino vađ phăn haơt ca nô, phăn neutrino, lađ nhûơng haơt khưng khưịi lûúơng trung hođa vïì ăiïơn, nhû photon, nhûng cô sưị lepton líìn lûúơt lađ +1 vađ - Nhû víơy, ăïí xâc ắnh míơt ăươ sưị lepton ca v truơ hiïơn nay, ta cíìn biïịt mươt đt gị ăô vïì câc míơt ăươ neutrino vađ phăn neutrino

tẩo nïn cấc lô phẫn ûáng hẩt nhên hóåc nhûäng gia tưëc hẩt nhûäng lûúång lúán àïën mûác vâi trùm hẩt thûåc sûå àậ dûâng lẩi úã cấc thiïët bõ phất hiïån

Do khă nùng tûúng tâc cûơc ýịu ăô nïn dïỵ hiïíu rùìng cô nhûơng lûúơng lúân neutrino vađ phăn neutrino cô thïí chûâa ăíìy v truơ quanh ta, song chng ta khưng hïì cô mươt gúơi nađo vïì sûơ cô mùơt ca chng Cô thïí ăùơt mươt vađi giúâi haơn trïn thư thiïín vïì sưị neutrino vađ phăn neutrino: Nïịu cô nhûơng haơt ăô quâ nhiïìu thị ăô nhûơng quâ trịnh phín r haơt nhín ýịu nađo ăô cô thïí bõ ănh hûúêng cht đt, vađ thïm vađo ăíịy sûơ gin núê v truơ cô thïí giăm tưịc nhanh hún lađ ặúơc quan sât Tuy nhiïn, câc giúâi haơn trïn ăô khưng lađm míịt ăi khă nùng cô nhiïìu neutrino vađ (hóơc) phăn neutrino nhû photon, vađ vúâi nhûông nùng lûúơng tûúng tûơ

D cố nhûäng kiïën nhû vêåy, cấc nhâ vuọ truồ hoồc vờợn thỷỳõng cho rựỗng sửở lepton (sửở cấc electron, muon vâ neutrino, trûâ ài sưë cấc phẫn hẩt tûúng ûáng) trïn mưỵi photon lâ bế, bế hún mưåt nhiïìu Àố lâ hoân toân trïn cú súã tđnh tûúng tûå - sưë baryon trïn mưỵi phưton lâ bế, vêåy tẩi sưë lepton trïn mưỵi phưton lẩi khưng bế? Àố lâ mưåt nhûäng giẫ thiïët đt chùỉc chùỉn nhêët “mư hịnh chín”, nhûng may thay d nố lâ sai thị bûác tranh tưíng quất mâ chng ta suy cng chó thay àưíi úã vâi chi tiïët mâ thưi

ta tin tûúêng, nhûng mươt tûúng lai gíìn híìu nhû khưng cô mươt cú hươi nh bê nhíịt nađo ăïí quan sât ặúơc sưị to lúân neutrino vađ phăn neutrino xung quanh ta

BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN

Bêy giúâ chng ta àậ sùén sâng àïí theo dội quấ trịnh tiïën hốa ca v tr qua ba pht àêìu tiïn ca nố Lc àêìu cấc biïën cưë vêån àưång nhanh hún sau àố nhiïìu, cho nïn ta khưng cố lúåi nïëu chó nhûäng hịnh ẫnh cấch àïìu vïì thúâi gian nhû mưåt phim ẫnh bịnh thûúâng Thay vâo àố, tưi sệ àiïìu chónh tưëc àưå ca cån phim ca ta theo nhiïåt àưå hẩ dêìn ca v tr, ngûng quay àïí chp mưåt cẫnh mưỵi nhiïåt àưå hẩ xëng khoẫng ba lêìn

Tiïëc thay tưi khưng thïí bùỉt àêìu cën phim luỏc thỳõi gian bựỗng khửng vaõ nhiùồt ửồ vử cuõng lúán Trïn mưåt nhiïåt àưå ngûúäng 15 nghịn triïåu àưå Kelvin (15.10 m 12 K), v tr àậ chûáa àêìy nhûäng sưë lûúång lúán hẩt gổi lâ mïzon pi, chng nùång khoẫng mưåt phêìn bẫy mưåt hẩt hẩt nhên (xem bẫng 1) Khấc vúái electron, pưzitron, muon vâ neutrino, cấc mïzon pi tûúng tấc rêët mẩnh vúái vâ vúái cấc hẩt hẩt nhên - thûåc ra, sûå trao àưíi liïn tc cấc mïzon pi giûäa cấc hẩt hẩt nhên chõu trấch nhiïåm vïì phêìn lúán lûåc ht giûäa cấc hẩt nhên ngun tûã lẩi vúái Sûå cố mùåt ca nhûäng sưë lúán hẩt tûúng tấc mẩnh nhû vêåy lâm cho viïåc tđnh toấn biïën diïỵn ca vêåt chêët úã nhiïåt àưå siïu cao lâ cûåc k khố khùn, cho nïn àïí trấnh nhûäng bâi toấn khố nhû vêåy, tưi sệ bùỉt àêìu cêu chuån chûúng nây úã mưåt phêìn trùm giêy sau lc bùỉt àêìu, nhiïåt àưå àậ lẩnh ài chó côn mưåt trùm nghịn triïåu àưå Kelvin mâ thưi, chùỉc chùỉn dûúái nhiïåt àưå ngûúäng àưëi vúái mïzon pi, muon vâ têët cẫ cấc hẩt nùång hún ÚÃ chûúng bẫy tưi sệ nối mưåt đt vïì sûå suy nghơ ca cấc nhâ vêåt l l thuët vïì chuån gị cố thïí xẫy gêìn thúâi àiïím bùỉt àêìu hún thïë nûäa

Vúái nhûäng quy ûúác nhû vêåy, ta hậy bùỉt àêìu cën phim cuãa ta

nađo sau nađy Noâ chûâa ăíìy mươt thûâ sp hưỵn ăươn ca víơt chíịt vađ bûâc xaơ, mưỵi haơt ca nô va chaơm ríịt nhanh vúâi nhûơng haơt khâc Nhû víơy, mùơc duđ gin núê nhanh, v truơ úê mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt gíìn nhû hoađn hăo Câc thađnh phíìn ca v truơ vị víơy ặúơc quy ắnh búêi câc lơt cuêa cú hoơc thöịng kï, vađ khöng phuơ thuöơc vađo câi ă xăy trûúâc cănh mươt Tíịt că nhûơng câi chng ta cíìn biïịt lađ nhiïơt ăươ úê 10 m 11 K vađ câc ăaơi lûúơng ặúơc băo toađn - ăiïơn tđch, sưị baryon, sưị lepton - tíịt că ăïìu ríịt bê hóơc bùìng

Nhûơng haơt cô nhiïìu lc ăô lađ nhûơng haơt mađ nhiïơt ăươ ngûúơng úê dûúâi 11 m 11 K; ăô lađ electron vađ phăn haơt ca nô, pưzitron, vađ cưị nhiïn lađ nhûơng haơt khưng khưịi lûúơng photon, neutrino vađ phăn neutrino (mươt líìn nûơa xem băng 1) V truơ cô míơt ăươ cao ăïịn mûâc câc neutrino cô thïí du hađnh hađng nùm xn qua nhûơng tûúđng bùìng chị mađ khưng bõ tân xaơ, ặúơc giûơ cín bùìng nhiïơt vúâi electron, pưzitron vađ photon bùìng nhûơng va chaơm nhanh vúâi chng vađ giûơa chng vúâi (Tưi laơi s thónh thoăng chó duđng tûđ “neutrino”) ăïí chó neutrino vađ phăn neutrino)

Mưåt sûå àún giẫn hốa khấc - nhiïåt àưå 10 m 11 K lâ cao hún nhiïìu so vúái nhiïåt àưå ngûúäng cho electron vâ pưzitro Kïët quẫ lâ nhûäng hẩt àố, cng nhû photon vâ neutrino, biïën diïỵn àng nhû nhiïìu loẩi bûác xẩ khấc khấc Mêåt àưå nùng lûúång ca nhûäng loẩi bûác xẩ khấc àố lâ bao nhiïu? Theo bẫng 1, electron, pưzitron cng àống gốp 7/4 nùng lûúång nhû photon vâ cấc neutrino vaõ phaón neutrino oỏng goỏp bựỗng caỏc electron vaõ pưzitron, vị vêåy nùng lûúång toân phêìn lúán hún mêåt àưå nùng lûúång tđnh cho bûác xẩ àiïån tûâ úã nhiïåt àưå àố, lâ

7/4 +7/4+1= 9/2 lêìn

tưi nôi mươt nùng lûúơng nađo ăô tûúng ặúng vúâi mươt khưịi lûúơng nađo ăô, tíịt nhiïn tưi mịn nôi rùìng ăô lađ nùng lûúơng cô thïí ặúơc giăi phông theo cưng thûâc Einstein, E = mc2 nïịu khưịi lûúơng ặúơc chín hoađn toađn thađnh nùng lûúơng) Nïịu ni Everest ặúơc lađm bùìng víơt chíịt cô míơt ăươ nhû víơy, thị lûơc híịp díỵn ca nô s phâ hy trâi ăíịt

V truơ cănh mươt gin núê vađ ngơi ăi nhanh chông Tưịc ăươ gin núê ặúơc quy ắnh bùìng ăiïìu kiïơn lađ mưỵi phíìn nh ca v truơ ăïìu chín ăương ăng vúâi víơn tưịc thoât bíịt kyđ tím tuđy nađo Vúâi míơt ăươ to lúân cănh mươt, víơt tưịc thoât cuông lúân tûúng ûâng - thúđi gian ăùơc trûng cho sûơ gin núê v truơ lađ vađo khoăng 0,02 giíy (xem ch thđch toân hoơc 3) “Thúđi gian gin núê ăùơc trûng” cô thïí ặúơc ắnh nghơa thư thiïín lađ mươt trùm líìn khoăng thúđi gian cho kđch thûúâc v truơ tùng % Nôi chđnh xâc hún, thúđi gian gin núê ăùơc trûng úê bíịt kyđ lc nađo cng lađ nghõch ăăo ca “hùìng sưị” Hubble lc ăô Nhû ă lûu úê chûúng II, tíi v truơ ln bê hún thúđi gian gin núê ăùơc trûng, búêi vị lûơc híịp díỵn hm búât sûơ gin núê mươt câch liïn tuơc)

Cô mươt sưị đt haơt haơt nhín vađo lc cănh mươt, khoăng mươt proton hóơc nútron cho mưỵi nghịn triïơu photon hóơc electron hóơc neutrino Ăïí cô thïí cíìn tiïn ăoân ăươ nhiïìu ca câc ngn tưị hôa hoơc taơo nïn v truơ sú khai, ta cng cíìn biïịt câc t lïơ tûúng ăưịi ca proton vađ nútron Nútron nùơng hún proton vađ hiïơu khöịi lûúơng giûôa chuâng tûúng ặúng vúâi nùng lûúơng 1,293 triïơu electron - vön Tuy nhiïn nùng lûúơng ăùơc trûng cuêa electron, pözitron, v v úê möơt nhiïơt ăöơ 10 m 11 K lađ lúân hún nhiïìu, khoăng mûúđi triïơu electron - vưn (hùìng sưị Boltzmann nhín vúâi nhiïơt ăươ) Nhû víơy, nhûơng va chaơm giûơa nútron hóơc proton vúâi nhûơng electron, pưzitron v.v nhiïìu hún nhiïìu, s taơo nïn nhûơng sûơ chín nhanh tûđ proton qua nútron vađ ngûúơc laơi Câc phăn ûâng quan troơng nhíịt lađ

Phẫn neutrino cưång proton cho pưzitron cưång nútron (vâ ngûúåc lẩi)

(vâ ngûúåc lẩi)

Vúâi giă thiïịt rùìng sưị lepton vađ ăiïơn tđch toađn phíìn cho mưỵi photon lađ ríịt bê, sưị neutrino vađ phăn neutrino s bùìng nhau, cng nhû sưị pưzitron vađ electron, cho nïn câc sûơ chín tûđ proton ăïịn nútron cng nhanh nhû câc sûơ chín tûđ nútron ăïịn proton (Sûơ phín r phông xaơ ca nútron cô thïí ặúơc b qua úê ăíy vị nô diïỵn khoăng mûúđi lùm pht, mađ ta hiïơn ăang xêt khoăng thúđi gian hađng phíìn trùm giíy) Nhû víơy, sûơ cín bùìng ăođi hi sưị proton vađ nútron gíìn bùìng úê cănh mươt Nhûơng haơt haơt nhín ăô chûa liïn kïịt laơi ăïí thađnh câc haơt nhín; nùng lûúơng cíìn ăïí phâ vúơ mươt haơt nhín ăiïín hịnh mươt câch hoađn toađn chó lađ ăïịn triïơu electron - vưn cho mưỵi haơt haơt nhín; nô bê hún câc nùng lûúơng nhiïơt ăùơc trûng úê 10 m 11 K, ăô nhûơng haơt nhín phûâc taơp bõ phâ hy cng nhanh chông nhû chng hịnh thađnh

Tûơ nhiïn năy cíu hi: v truơ nhûơng thúđi kyđ sú khai nhíịt lúân nhû thïị nađo Tiïịc thay chuâng ta khöng biïịt ặúơc, vađ chng ta cng khưng chùưc lùưm rùìng cíu hi ăô cô mươt nghơa nađo ăô Nhû ă nôi úê chûúng II v truơ hiïơn cng cô thïí lađ vư haơn, trûúđng húơp ăô nô cng ă lađ vư haơn thúđi gian ca cănh mươt vađ s ln ln lađ vư haơn Mùơt khâc, cô thïí lađ hiïơn v truơ cô mươt chu vi hûơu haơn, ăưi ặúơc ûúâc lûúơng khoăng 125 nghịn triïơu nùm ânh sâng (Chu vi lađ khoăng câch mađ ta phăi ăi theo mươt ặúđng thùỉng cho ăïịn trúê vïì chưỵ c Sưị ûúâc lûúơng ăô dûơa trïn giâ trõ hiïơn ca hùìng sưị Hubble, vúâi giă thiïịt rùìng míơt ăươ v truơ gíịp ăưi giâ trõ “túâi haơn” ca nô) Do nhiïơt ăươ ca v truơ haơ xịng t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc ca nô, chu vi ca v truơ úê thúđi kyđ cănh mươt bê hún bíy giúđ theo t lïơ ca nhiïơt ăươ lc ăô (10 m 11 K) vađ nhiïơt ăươ bíy giúđ (3 K); ăiïìu nađy cho ta mươt chu vi úê cănh mươt khoăng bưịn nùm ânh sâng Khưng cô chi tiïịt nađo ca sûơ tiïịn hôa v truơ vađi pht ăíìu tiïn phăi phuơ thơc vađo viïơc chu vi ca v truơ lc ăô lađ vư haơn hóơc chó bùìng vađi nùm ânh sâng

ăïìu úê cín bùìng nhiïơt vađ tíịt că úê xa trïn nhiïơt ăươ ngûúơng ca chng Tûđ ăô míơt ăươ nùng lûúơng quă lađ giăm nhû ly thûđa bưịn ca nhiïơt ăươ, ăïịn vađo khoăng ba mûúi triïơu líìn míơt ăươ nùng lûúơng chûâa ặơng khưịi lûúơng nghó ca nûúâc bịnh thûúđng Tưịc ăươ gin núê giăm nhû bịnh phûúng nhiïơt ăươ, ăô thúđi gian gin núê ăùơc trûng ca v truơ bíy giúđ ă kêo dađi khoăng 0,2 giíy Sưị nh haơt nhín víỵn chûa liïn kïịt thađnh câc haơt nhín, nhûng vị nhiïơt ăươ haơ thíịp, bíy giúđ câc nútron nùơng hún biïịn thađnh proton nheơ hún mươt câch dïỵ dađng hún nhiïìu so vúâi ngûúơc laơi Sûơ cín bùìng haơt nhín ăô ă bõ lïơch thađnh 38 % nútron vađ 62 % proton

Cănh ba Nhiïơt ăươ ca v truơ lađ mûúđi nghịn triïơu ăươ Kelvin (10 m 10 K) Tûđ cănh mươt, 1,09 giíy ă trưi qua Trong thúđi gian ăô míơt ăươ vađ nhiïơt ăươ ngađy cađng haơ thíịp ă lađm tùng thúđi gian sưịng tûơ trung bịnh ca neutrino vađ phaên neutrino lïn ăïịn mûâc mađ chuâng bùưt ăíìu diïỵn biïịn nhû nhûơng haơt tûơ khưng cođn úê cín bùìng nhiïơt vúâi electron, pưzitron vađ photon Tûđ ăíy, chng s khưng cođn ăông vai trođ gị quan troơng cíu chuýơn cuêa ta, trûđ viïơc nùng lûúơng ca chng víỵn tiïịp tuơc cung cíịp mươt phíìn cho ngìn trûúđng híịp díỵn ca v truơ Khưng cô gị thay ăưíi lúân neutrino thoât cín bùìng nhiïơt (Trûúâc sûơ “ặât liïn kïịt” ăô, nhûơng bûúâc sông neutrino ăiïín hịnh lađ t lïơ nghõch vúâi nhiïơt ăươ, vađ nhiïơt ăươ giăm t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc v truơ, nhûơng bûúâc sông neutrino tùng t lïơ thơn vúâi kđch thûúâc v truơ Sau sûơ ặât liïn kïịt neutrino, câc neutrino s gin núê tûơ do, nhûng dõch chín ă chung s kêo dađi nhûơng bûúâc sông ca chng mươt câch t lïơ thơn vúâi kđch thûúâc v truơ Nhín tiïơn nôi thïm, ăiïìu nađy chó r rùìng viïơc xâc ắnh thúđi ăiïím chđnh xâc ca sûơ ặât liïn kïịt neutrino lađ khöng quan troơng lùưm, nhû víơy cng ríịt tưịt, búêi vị nô phuơ thơc vađo nhûơng chi tiïịt ca thịt vïì tûúng tâc ca neutrino hiïơn víỵn chûa ặúơc r rađng lùưm.)

giúđ chó gíịp ăưi nhiïơt ăươ ngûúơng ca electron vađ pưzitron, cho nïn chng bùưt ăíìu bõ hy diïơt nhanh hún lađ ặúơc taâi taơo nïn tûđ bûâc xaơ

Bêy giúâ hậy côn quấ nống àïí cho proton vâ nútron cố thïí liïn kïët thânh cấc hẩt nhên ngun tûã mưåt thúâi gian àấng kïí nâo àố Nhiïåt àưå hẩ xëng bêy giúâ cho phếp sûå cờn bựỗng proton - nỳtron bừ lùồch thaõnh 24 % nútron vâ 76 % proton

Cănh bưịn Nhiïơt ăươ v truơ bíy giúđ lađ ba nghịn triïơu ăươ Kelvin (3 x 10 m K) Tûđ cănh mươt, 13,82 giíy ă trưi qua Bíy giúđ chng ta ăang úê dûúâi nhiïơt ăươ ngûúơng cho electron vađ pưzitron, cho nïn chng bùưt ăíìu biïịn míịt nhanh chông câc thađnh phíìn chđnh ca v truơ Nùng lûúơng thoât sûơ hy chng ă lađm giăm tưịc ăươ laơnh xịng ca v truơ, cho nïn câc neutrino khưng nhíơn ặúơc gị tûđ nhiïơt thûđa nađy, bíy giúđ lađ laơnh hún electron, pưzitron vađ photon khoăng % Tûđ ăíy, chng ta nôi vïì nhiïơt ăươ ca v truơ, ta chó cô nôi vïì nhiïơt ăươ ca photon Khi electron vađ pưzitron míịt ăi nhanh chông, míơt ăươ nùng lûúơng ca v truơ bíy giúđ bê hún mươt cht so vúâi nô haơ xịng mươt câch ăún giăn nhû ly thûđa bíơc bưịn ca nhiïơt ăươ

Nhûng hïli thưng thûúđng lađ mươt haơt nhín ặúơc liïn kïịt maơnh, cho nïn nhû tưi ă nôi, nô cô thïí tưìn taơi úê nhiïơt ăươ ca cănh thûâ ba Tuy nhiïn, triti vađ hïli ba liïn kïịt kêm maơnh hún nhiïìu vađ ăútïri laơi liïn kïịt cûơc kyđ ýịu (Ăïí phâ vúơ mươt haơt nhín ăútïri, chó cíìn mươt phíìn chđn nùng lûúơng so vúâi nùng lûúơng ăïí bûât mươt haơt haơt nhín nhíịt haơt hïli) ÚÊ nhiïơt ăươ 10 m 10 K ca cănh bưịn, câc haơt nhín ăútïri bõ nưí tung liïìn sau chng ặúơc taơo nïn, nhû víơy câc haơt nhín nùơng hún khô mađ ặúơc taơo thađnh Nútron víỵn ặúơc biïịn thađnh proton, rùìng chíơm hún nhiïìu so vúâi trûúâc; traơng thâi cín bùìng bíy giúđ lađ 17 % nútron vađ 83 % proton

Caênh nùm Nhiïơt ăươ ca v truơ bíy giúđ lađ mươt nghịn triïơu ăươ Kelvin (10 m K), chó vađo khoăng 70 líìn nông hún tím mùơt trúđi Tûđ cănh mươt, ba pht hai giíy ă trưi qua Electron vađ pưzitron phíìn lúân ă míịt ăi, vađ thađnh phíìn ch ýịu ca v truơ bíy giúđ lađ photon, neutrino vađ phăn neutrino Nùng lûúơng ặúơc giăi phông sûơ hy ca electron - pưzitron ă cho câc photon mươt nhiïơt ăươ 35 % cao hún nhiïơt ăươ ca neutrino

V truơ bíy giúđ cng ă laơnh ăïí cho câc haơt nhín triti vađ hïli ba cng nhû hïli thưng thûúđng tưìn taơi, nhûng “chûúâng ngaơi ăútïri” víỵn cođn tâc ăương: Nhûơng haơt nhín ăútïri khưng ặúơc giûơ ă líu ăïí cho phêp mươt sưị khă quan haơt nhín nùơng hún ặúơc hịnh thađnh Câc va chaơm giûơa nútron vađ proton vúâi electron, neutrino vađ câc phăn haơt ca chng bíy giúđ ă chíịm dûât hùỉn, nhûng sûơ phín r ca nútron tûơ bùưt ăíìu lađ quan troơng; mưỵi 100 giíy, 10 % ca câc nútron cođn laơi s phín r thađnh proton Cân cín nútron - proton bíy giúđ lađ 14 % nútron, 86 % proton

taơo thađnh, híìu hïịt nhûơng nútron cođn laơi ăïìu tûâc khùưc ặúơc “níịu nûúâng” thađnh nhûơng haơt nhín hïli Nhiïơt ăươ chđnh xâc taơi ăô quâ trịnh nađy xăy phuơ thơc cht đt vađo sưị lûúơng haơt haơt nhín cho mưỵi photon, búêi vị mươt míơt ăươ haơt lúân s lađm cho sûơ hịnh thađnh câc haơt nhín dïỵ dađng hún mươt đt (Ăô lađ l taơi tưi ă goơi thúđi ăiïím ăô mươt câch khưng chđnh xâc lađ “mơn hún mươt cht” sau cănh nùm.) Vúâi mươt nghịn triïơu photon cho mươt haơt haơt nhín, sûơ tưíng húơp haơt nhín s bùưt ăíìu úê nhiïơt ăươ chđn trùm triïơu ăươ Kelvin (0,9 x 10 m 9) Lc ăô pht 46 giíy ă trưi qua tûđ cănh mươt (Baơn ăoơc s phăi tha lưỵi cho sûơ khưng chđnh xâc ca tưi ăùơt tïn cịn sâch nađy lađ ba pht ăíìu tiïn Nô nghe hay hún lađ ba pht ba phíìn tû ăíìu tiïn.) Sûơ phín r nútron ă lađ sûơ cín bùìng nútron - proton, trûúâc sûơ tưíng húơp haơt nhín bùưt ăíìu lïơch thađnh 13 phíìn trùm nútron, 87 phíìn trùm proton Sau sûơ tưíng húơp haơt nhín t lûúơng theo troơng lûúơng ca hïli lađ ăng bùìng t lûúơng ca tíịt că câc haơt haơt nhín liïn kïịt thađnh hïli, mươt nûêa ca câc haơt nađy lađ nútron, vađ vïì cùn băn tíịt că nútron ăïìu liïn kïịt thađnh hïli, cho nïn tyê lûúơng theo troơng lûúơng cuêa hïli ăún giaên lađ gíịp ăưi t lûúơng ca nútron so vúâi câc haơt haơt nhín, hóơc khoăng 26 phíìn trùm Nïịu míơt ăươ ca câc haơt nhín cao hún mươt đt, sûơ tưíng húơp haơt nhín bùưt ăíìu súâm hún mươt đt, ăô khưng cô nhiïìu nútron bõ phín r nhû víơy, ăô sưị hïli ặúơc taơo nhiïìu hún mươt đt, nhûng chùưc khưng quâ 28 phíìn trùm theo troơng lûúơng (xem hịnh 9)

Hịnh - Ăưì thõ chó sûơ dõch chín ca cín bùìng nútron - proton: T lûúơng câc nútron trïn tíịt că câc haơt haơt nhín ặúơc v nhû lađ mươt hađm ca că nhiïơt ăươ vađ thúđi gian Phíìn ặúđng cong cô ghi “cín bùìng nhiïơt” mư tă thúđi kyđ ăô câc míơt ăươ vađ nhiïơt ăươ cao ăïịn mûâc cín bùìng nhiïơt ặúơc giûơ vûơng giûơa tíịt că câc haơt; t lûúơng nútron úê ăíy cô thïí ặúơc tđnh tûđ hiïơu khưịi lûúơng nútron - proton bùìng câch sûê duơng câc quy lơt ca cú hoơc thưịng kï Phíìn ặúđng cong cô ghi “phín r nútron” mư tă thúđi kyđ ăô moơi quâ trịnh biïịn ăưíi nútron - proton ă kïịt Hình - Đồ thị dịch chuyển cđn nơtron -

thuâc, trûđ sûơ phín r phông xaơ ca nútron tûơ Phíìn giûơa ca ặúđng cong phuơ thơc vađo nhûơng tđnh toân chi tiïịt vïì câc xâc sịt chín ca câc tûúng tâc ýịu Phíìn ặât nêt ca ặúđng cong chó r câi gị s xăy nïịu câc haơt nhín bùìng câch nađo ăíịy bõ ngùn chùơn khưng hịnh thađnh Thûơc ra, úê mươt thúđi ăiïím ăíu ăíịy thúđi kyđ chó díỵn bùìng mi tïn ghi “thúđi ăaơi tưíng húơp haơt nhín”, nútron ặúơc ghêp nhanh thađnh nhûơng haơt nhín hïli vađ t lïơ nútron - proton ặúơc cưị ắnh úê trõ sưị mađ nô cô lc ăô Ăûúđng biïíu diïỵn nađy cng cô thïí duđng ăïí ûúâc tđnh tyê lûúơng (theo troơng lûúơng) cuêa hïli ặúơc sinh theo v truơ hoơc: vúâi bíịt kyđ trõ sưị nhiïơt ăươ nađo hóơc thúđi ăiïím nađo cho trûúâc ca sûơ tưíng húơp haơt nhín, nô ăng gíịp ăưi t lûúơng nútron lc ăô

Bíy giúđ ta ă ăaơt vađ vûúơt thúđi gian biïíu ặúơc ăùơt trûúâc, nhûng ăïí thíịy r hún câi gị ă ặúơc hoađn thađnh, ta hy nhịn laơi líìn cịi cuđng v truơ sau nhiïơt ăươ bõ haơ xịng mươt líìn nûơa

Cănh sâu Nhiïơt ăươ v truơ bíy giúđ lađ 300 triïơu ăươ Kelvin (3 x 10 m K) Tûđ cănh mươt, 34 pht vađ 40 giíy ă trưi qua Electron vađ pưzitron bíy giúđ ă bõ hy hoađn toađn trûđ mươt sưị đt (mươt phíìn 1000 triïơu) electron thûđa ăïí cín bùìng ăiïơn tđch ca câc proton Nùng lûúơng giăi phông sûơ hy ăô bíy giúđ ă cho câc photon mươt nhiïơt ăươ thûúđng xn 40,1 phíìn trùm cao hún nhiïơt ăươ câc nútron (xem ch thđch toân hoơc 6) Míơt ăươ nùng lûúơng ca v truơ bíịy giúđ tûúng ặúng vúâi mươt míơt ăươ khưịi lûúơng 9,9 phíìn trùm míơt ăươ ca nûúâc; ăô 31 % lađ dûúâi daơng neutrino vađ phăn neutrino, vađ 69 phíìn trùm dûúâi daơng photon Míơt ăươ nùng lûúơng nađy cho v truơ mươt thúđi gian gin núê ăùơc trûng khoăng mươt giúđ mûúđi lùm pht Câc quâ trịnh haơt nhín ă ngûđng - câc haơt nhín bíịy giúđ phíìn lúân hóơc tûơ liïn kïịt thađnh câc haơt nhín hïli hóơc lađ proton tûơ (haơt nhín hyăro) vúâi khoăng tûđ 22 ăïịn 28 % hïli theo troơng lûúơng Cô mươt electron cho mưỵi proton tûơ hóơc liïn kïịt, nhûng v truơ víỵn cođn quâ nông nïn câc ngn tûê bïìn khưng thïí tưìn taơi ặúơc

Băn kïí laơi vïì v truơ sú khai nađy cô mươt quan hïơ cô thïí kiïím tra ặúơc bùìng quan sât: víơt liïơu cođn laơi tûđ pht ăíìu tiïn, lc ăíìu ă taơo nïn câc vị sao, gưìm tûđ 22 ăïịn 28 phíìn trùm hïli vúâi tíịt că câc phíìn cođn laơi híìu nhû lađ hyăro Nhû ta ă thíịy, kïịt quă nađy phuơ thơc vađo viïơc cho rùìng cô mươt t sưị ríịt lúân ca photon trïn haơt haơt nhín mađ t sưị nađy laơi cùn cûâ trïn nhiïơt ăöơ K ăo ặúơc cuêa phöng bûâc xaơ cûơc ngùưn v truơ hiïơn Tđnh toân ăíìu tiïn vïì sûơ taơo nïn hïli theo v truơ hoơc duđng ăïịn nhiïơt ăươ bûâc xaơ ăo ặúơc ă ặúơc P J E Peebles úê Princeton tiïịn hađnh nùm 1965, mươt thúđi gian ngùưn sau sûơ khâm phâ phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn búêi Penzias vađ Wilson Möơt kïịt quă tûúng tûơ ặúơc rt mươt câch ăươc líơp vađ gíìn nhû mươt lc mươt tđnh toân phûâc taơp hún búêi Robert Wagoner, William Fowler vađ Fred Hoyle Kïịt quă ăô lađ mươt thùưng lúơi vang dươi ca mư hịnh chín, vị lc ăô cô nhûơng ûúâc tđnh ăươc líơp cho rùìng mùơt trúđi vađ câc vị khâc bùưt ăíìu ăúđi sưịng ca chng ch ýịu nhû lađ nhûơng khưịi hyăro, vúâi khoăng 20 ăïịn 30 phíìn trùm hïli

Cưị nhiïn, trïn quă ăíịt cô hïịt sûâc đt hïli, nhûng ăô chđnh lađ ngn tưị hïli nheơ vađ trú vïì hôa hoơc ăïịn mûâc ăa sưị chng ă thoât quă ăíịt nhiïìu nùm trûúâc ăíy Nhûơng ûúâc tđnh vïì ăươ nhiïìu ban ăíìu ca hïli v truơ lađ dûơa trïn nhûơng so sânh câc tđnh toân chi tiïịt vïì sûơ tiïịn hôa ca câc vị sao, vúâi nhûơng phín tđch thưịng kï câc tđnh chíịt quan sât ặúơc ca câc vị sao, cương vúâi sûơ quan saât trûơc tiïịp caâc vaơch hïli quang phưí ca câc vị nông vađ ca víơt chíịt giûơa câc vị Thûơc ra, nhû tïn ca nô chó r, hïli líìn ăíìu tiïn ặúơc ghi nhíơn lađ mươt ngn tưị nhûơng ngn tưị quang phưí ca khđ qín mùơt trúđi, J Norman Lockyer tiïịn hađnh nùm 1868

nhau lúán nhỷọng ỷỳỏc lỷỳồng vùỡ ửồ nhiùỡu haồt nhờn nhỷng bựỗng chûáng chùỉc chùỉn vïì àưå nhiïìu ban àêìu tûâ 20 àïën 30 phêìn trùm ca hïli lâ mẩnh àïí khuën khđch nhûäng ngûúâi bïnh vûåc mư hịnh chín

Thïm vađo söị lûúơng lúân hïli ặúơc taơo sau ba pht ăíìu tiïn, cng cođn cô mươt cht đt haơt nhín nheơ hún, chuê ýịu lađ ăútïri (hyăro vúâi mươt nútron dưi) vađ ăưìng võ nheơ ca hïli He m 3, nô ă thoât sûơ húơp nhíịt thađnh haơt nhín hïli thưng thûúđng (Câc ăươ nhiïìu ca chng ặúơc tđnh líìn ăíìu tiïn nùm 1967 bađi bâo ca Wagoner, Fowler vađ Hoyle.) Khưng nhû ăươ nhiïìu ca hïli, ăươ nhiïìu ca ăútïri phuơ thơc nhiïìu vađo míơt ăươ haơt haơt nhín quâ trịnh tưíng húơp haơt nhín: vúâi míơt ăươ cao hún, câc phăn ûâng haơt nhín xăy nhanh hún, ăô híìu nhû tíịt că ăútïri phăi bõ biïịn ăưíi thađnh hïli Nôi r hún, ăíy lađ câc trõ sưị ăươ nhiïìu (theo troơng lûúơng) cuêa ăútïri ặúơc taơo vuô truơ sú khai, mađ Wagoner ă cho, ăưịi vúâi ba trõ sưị cô thïí cô ca t sưị giûơa proton vađ haơt haơt nhín:

Photon/hẩt nhên Àưå nhiïìu ca àúteri (phêìn triïåu 100 triïåu

1000 triïåu 10 000 triïåu

0,000 08 16

600

Roô rađng lađ nïịu cô thïí xâc ắnh ặúơc ăươ nhiïìu lc ăíìu tiïn ca ăútïri trûúâc bùưt ăíìu hịnh thađnh câc ngưi sao, ta cô thïí tđnh chđnh xâc t sưị photon trïn haơt haơt nhín; biïịt ặúơc nhiïơt ăươ bûâc xaơ hiïơn lađ K, thị ta tûđ ăô cô thïí tđnh ặúơc giâ trõ chđnh xâc cho míơt ăươ khưịi lûúơng haơt nhín hiïơn ca v truơ, vađ phân ăoân thûê xem nô lađ múê hay ăông

húåp) Tuy nhiïn, àố lâ mưåt sưë àậ bõ sai lïåch ài; sûå viïåc cấc ngun tûã àútïri nùång gêëp àưi ngun tûã hro lâm cho mưåt phêìn lúán chng cố thïí liïn kïët thânh phên tûã nûúác nùång (HDO), thânh mưåt t lïå àútïri bế hún so vúái hro àậ cố thïí thoất khỗi trûúâng hêëp dêỵn ca quẫ àêët Mùåt khấc, quang phưí hoồc rựỗng trùn bùỡ mựồt mựồt trỳõi ửồ nhiïìu ca àútïri rêët nhỗ, nhỗ hún bưën phêìn triïåu Àố cng lâ mưåt sưë àậ bõ sai lïåch - àútïri nhûäng vng ngoâi ca mùåt trúâi cố thùớ bừ huóy bựỗng caỏch kùởt hỳồp vỳỏi hyro ùớ tẩo thânh àưìng võ nhể ca hïli, He m

Sûơ hiïíu biïịt ca chng ta vïì ăươ nhiïìu ca ăútïri v truơ ă cô cú súê vûơng chùưc hún úê caâc quan saât tûê ngoaơi vađo nùm 1973 nhúđ vïơ tinh nhín taơo ca quă ăíịt Copernicus Câc ngn tûê ăútïri, nhû nhûơng ngn tûê hyăro, cô thïí híịp thuơ ânh sâng tûê ngoaơi úê mươt sưị bûúâc sông xâc ắnh ûâng vúâi nhûơng sûơ chín ăô ngn tûê ặúơc kđch thđch tûđ traơng thâi nùng lûúơng thíịp nhíịt ăïịn mươt traơng thâi cao hún nađo ăô Câc bûúâc sông ăô phuơ thơc nheơ vađo khưịi lûúơng ca haơt nhín ngn tûê, cho nïn phưí tûê ngoaơi ca mươt ngưi mađ ânh sâng ăïịn vúâi chng ta qua mươt hưỵn húơp hyăro vađ ăútïri nùìm giûơa câc vị s cô mươt sưị vaơch híịp thuơ tưịi, mưỵi vaơch tâch thađnh hai thađnh phíìn, mươt hyăro, möơt ăútïri Ăöơ töịi tyê ăöịi cuêa câc cùơp thađnh phíìn ca vaơch híịp thuơ bíịt kyđ ăô cho trûơc tiïịp ăươ nhiïìu t ăưịi ca hyăro vađ ăútïri ăâm míy giûơa câc vị Tiïịc thay, khđ qín ca quă ăíịt lađm cho viïơc tiïịn hađnh nghiïn cûâu thiïn vùn tûê ngoaơi tûđ möơt traơm trïn mùơt ăíịt ríịt khô khùn Vïơ tinh Copernicus mang mươt phưí kïị tûê ngoaơi duđng ăïí nghiïn cûâu câc vaơch híịp thuơ trïn phưí ca nông bïta ca chođm Centaurus; tûđ câc cûúđng ăươ t ăưịi ca chng, ngûúđi ta thíịy rùìng mưi trûúđng giûơa ta vađ bïta Centaurus chûâa khoăng 20 phíìn triïơu (theo troơng lûúơng) ăútïri Nhûơng quan sât gíìn ăíy hún vïì nhûơng vaơch híịp thuơ tûê ngoaơi trïn phưí ca nhûơng ngưi nông khâc cho nhûơng kïịt quă tûúng tûơ

nay phăi cô khoăng 500 haơt haơt nhín mưỵi triïơu lđt Sưị nađy lađ hïịt sûâc bê nh so vúâi míơt ăươ tưịi thiïíu cho mươt v truơ ăông mađ, nhû ta thíịy úê chûúng II, lađ vađo khoăng 3000 haơt haơt nhín cho mưỵi triïơu lđt Kïịt lơn nhû víơy s phăi lađ: v truơ lađ múê; nghơa lađ câc thiïn hađ ăang chín ăương vúâi víơn tưịc trïn víơn tưịc thoât, vađ v truơ s dn núê mi mi Nïịu mươt phíìn nađo chíịt giûơa câc vị ă ặúơc săn câc ngưi cô xu hûúâng phâ hu ăútïri (nhû trïn mùơt trúđi), thị lc ăô ăươ nhiïìu ăútïri ă ặúơc taơo theo v truơ hoơc cođn phăi lúân hún sưị 20 phíìn triïơu mađ vïơ tinh Copernicus ă tịm ra, nhû víơy míơt ăươ ca câc haơt haơt nhín cođn phăi đt hún 500 haơt mưỵi triïơu lđt, lađm cho kïịt lơn rùìng ta sưịng mươt v truơ múê dn núê mi mi, ặúơc ăâng tin tûúêng hún nûơa

Tưi phăi nôi rùìng băn thín tưi thíịy câch líơp lơn ăô cô câi gị ăô khưng thịt phuơc lùưm Ăútïri khưng giưịng nhû hïli, duđ ăươ nhiïìu ca nô cô v lađ cao hún lađ cô thïí mong ăúơi úê mươt v truơ ăông cô míơt ăươ tûúng ăưịi cao, ăútïri cođn lađ hïịt sûâc hiïịm vïì trõ sưị tơt ăưịi Ta cô thïí tûúêng tûúơng rùìng chíịt ăútïri thûđa nađy ặúơc săn câc hiïơn tûúơng thiïn vùn “gíìn ăíy” — câc ngưi siïu múâi, tia v truơ, cô thïí kïí că nhûơng ăưịi tûúơng chín (quaza) Ăô khưng phăi lađ trûúđng húơp ca hïli; ăươ nhiïìu 20 — 30 phíìn trùm ca hïli khưng thïí ặúơc taơo nïn múâi gíìn ăíy mađ khưng cô nhûơng lûúơng khưíng lưì bûâc xaơ ặúơc giăi phông mađ ta khưng quan sât ặúơc Cô ngûúđi cho rùìng t sưị 20 phíìn triïơu ăútïri mađ vïơ tinh Copernicus tịm ă khưng thïí ặúơc săn sinh theo bíịt cûâ cú chïị víơt lyâ thiïn vùn nađo mađ khưng ăưìng thúđi săn nhûơng lûúơng lúân mươt câch quâ ăâng nhûơng ngn tưị nheơ hiïịm khâc : liti, berili vađ bo Tuy nhiïn, töi khöng biïịt taơi ta s ln ln chùưc rùìng sưị đt ăútïri ăô ă khưng ặúơc săn búêi mươt cú chïị phi vuô truơ hoơc mađ hiïơn chûa nghô ăïịn

lûúång cuãa neutrino àoá aọ trũ nhỷ laõ ỳó cờn bựỗng nhiùồt, song vúái mưåt nhiïåt àưå àậ giẫm t lïå nghõch vúái kđch thûúác ca v tr Àố cng gêìn àng lâ cấi àậ xẫy àưëi vúái photon thúâi gian oỏ mựồc dờỡu photon ỳó cờn bựỗng nhiùồt lờu hỳn nhiïìu so vúái neutrino Tûâ àố, nhiïåt àưå neutrino hiïån phaói ửớ ửỡng bựỗng nhiùồt ửồ photon hiùồn Nhû vêåy cố khoẫng 1000 triïåu neutrino vâ phẫn neutrino cho mưỵi hẩt hẩt nhên v tr

Cố thïí nối chđnh xấc hún nhiïìu vïì àiïím nây Mưåt lc khưng sau v tr trúã thânh sët àưëi vúái neutrino, cấc electron vâ pưzitron bùỉt àêìu hu nhau, nung nống cấc photon chûá khưng phẫi cấc neutrino Kïët quẫ lâ nhiïåt àưå neutrino hiïån phẫi bế hún nhiïåt àưå ca photon hiïån mưåt đt Khaỏ dùợ daõng maõ tủnh rựỗng nhiùồt ửồ neutrino thờởp hún nhiïåt àöå cuãa photon theo tyã lïå cùn ba ca 4/11, hóåc 71,48 phêìn trùm lêìn Neutrino vâ phẫn hẩt neutrino lc àố àống gốp 45,42 phêìn trùm nùng lûúång cho vuä truå so vúái photon (Xem chuá thñch toấn hổc 6.) Mùåc d tưi àậ khưng nối rộ nhû vêåy, mưỵi tưi nhùỉc àïën thúâi gian dận núã v tr trûúác àêy, tưi àậ tđnh àïën mêåt àưå nùng lûúång neutrino dưi nây

v tr cố mưåt sưë lepton lúán hay khưng, nhûng àiïìu quan trổng hún nhiïìu lâ nố sệ chỷỏng toó rựỗng mử hũnh chuờớn cuóa vuọ truồ sỳ khai quẫ thûåc lâ àng àùỉn

Than ưi, neutrino tûúng tấc vúái vêåt chêët thưng thûúâng ëu àïën mûác chûa nghơ phûúng phấp nâo àïí quan mưåt phưng neutrino v tr K Àố thûåc lâ mưåt vêën àïì hốc ba : cố khoẫng mưåt nghịn triïåu neutrino vâ phẫn neutrino cho mưỵi hẩt hẩt nhên, nhûng cho àïën chûa biïët caách phaát hiïån chng ! Cố thïí mưåt ngây nâo àố sệ cố ngûúâi tịm cấch àố

Khi theo di tûúđng thơt vïì ba pht ăíìu nađy, baơn ăoơc cô thïí căm nhíơn mươt tinh thíìn khoa hoơc quâ ăâng Cô thïí lađ ăng nhû víơy Tuy nhiïn, tưi khưng tin rùìng tiïịn bươ khoa hoơc ln ln ặúơc ăííy maơnh tưịt nhíịt bùìng câch cô mươt thâi ăươ quâ rương ri viïơc tiïịp thu câi múâi Nhiïìu cíìn qún nhûơng sûơ nghi ngúđ ca mịnh vađ theo di xem câi hïơ quă ca giă thịt ca ta cô thïí díỵn ăïịn ăíu : viïơc lúân khưng phăi lađ trânh nhûơng ắnh kiïịn l thịt, mađ phăi cô nhûơng ắnh kiïịn ăng ăùưn Vađ bao giúđ cng víơy, sûơ kiïím tra mươt ắnh kiïịn l thịt nađo ăô lađ úê chưỵ nô díỵn ăïịn ăíu Mư hịnh chín cuêa vuô truơ sú khai ăaô ăaơt ặúơc vađi thùưng lúơi, vađ nô cung cíịp mươt khung l thịt phuđ húơp cho nhûơng chûúng trịnh thûơc nghiïơm sùưp ăïịn Viïơc nađy khưng cô nghơa lađ nô ăng nhûng cô nghơa lađ nô xûâng ăâng ặúơc xem xêt nghiïm tc

bựỗng chỷỏng naõo rựỗng nguyùn lyỏ vuọ tr hổc àậ àng àùỉn nhûäng thúâi k trûúác

Cô thïí v truơ lc ăíìu lađ ríịt khưng ăưìng tđnh vađ khưng ăùỉng hûúâng, nhûng sau ăô ă “búât gưì ghïì” ăi búêi câc lûơc ma sât mađ nhûơng phíìn ca v truơ dn núê tâc ăương lïn Mươt mư hịnh “ngûúđi san bùìng” nhû víơy ăaô ăùơc biïơt ặúơc Charles Misner úê trûúđng ăaơi hoơc Maryland bïnh vûơc Cng cô thïí rùìng nhiïơt ặúơc taơo búêi sûơ ăưìng tđnh hoâ vađ sûơ ăùỉng hûúâng hoâ nhúđ ma sât ca v truơ lađ ngn nhín ặa ăïịn tyê lïơ to lúân nhû hiïơn cuêa photon trïn haơt haơt nhín lađ 1000 triïơu trïn mươt Tuy nhiïn theo sûơ hiïíu biïịt cưị gùưng nhíịt ca tưi, khưng cô thïí nôi ặúơc taơi v truơ cô mươt ăươ khưng ăưìng tđnh vađ dõ hûúâng riïng lc ăíìu nađo ăô, vađ khưng biïịt câch tđnh toân nhiïơt lûúơng ặúơc taơo búêi sûơ “san bùìng” v truơ

Theo tưi, lúđi giăi ăâp thđch húơp cho nhûơng ăiïím khưng chùưc chùưn nhû víơy khưng phăi lađ (nhû mươt sưị nhađ v truơ hoơc cô thïí mịn) loaơi b mư hịnh chín, mađ lađ xem xêt nô thíơt nghiïm tc vađ tđnh toân câc hïơ quă ca nô ăïịn cuđng, duđ chó lađ vúâi hy voơng tịm ặúơc mươt míu thỵn nađo ăô vúâi quan sât Víỵn chûa r rùìng tđnh khưng ăùỉng hûúâng vađ tđnh khưng ăưìng tđnh lúân ban ăíìu cô ănh hûúâng lúân ăïịn cíu chơn kïí chûúng nađy hay khưng Cô thïí lađ v truơ ă ặúơc san bùìng ăi vađi giíy ăíìu tiïn; trûúđng húơp ăô sûơ taơo hïli vađ ăútïri theo v truơ hoơc cô thïí ặúơc tđnh toân nhû thïí ngn l v truơ hoơc ln ln ăng ăùưn Mùơc díìu tđnh khưng ăùỉng hûúâng vađ tđnh khưng ăưìng tđnh ca v truơ víỵn cođn laơi sau thúđi kyđ tưíng húơp hïli, sûơ taơo hïli vađ ăútïri moơi khưịi dn núê mươt câch ăưìng ăïìu chó phăi phuơ thơc vađo tưịc ăươ dn núê úê khưịi ăô, vađ cô thïí khưng khâc lùưm so vúâi sûơ taơo ặúơc tđnh toân mư hịnh chín Cng cô thïí lađ toađn bươ v truơ mađ ta cô thïí thíịy nhịn laơi vïì trûúâc, ăïịn thúđi kyđ tưíng húơp haơt nhín, chó lađ mươt khưịi ăưìng tđnh vađ ăùỉng hûúâng nùìm mươt v truơ lúân hún khưng ăưìng tđnh vađ khưng ăùỉng hûúâng

VAÂI TRANG LÕCH SÛÃ KHOA HỔC

Ta hậy tẩm ngûâng xết lõch sûã ca v tr sú khai, vâ nối vïì lõch sûã ba thêåp niïn cëi ca nghiïn cûáu v tr hổc ÚÃ àêy tưi mën àùåc biïåt xem xết mưåt vêën àïì lõch sûã mâ tưi cho lâ vûâa khố hiïíu vûâa hêëp dêỵn Sûå phất hiïån phưng bûác xẩ cûåc ngùỉn v tr nùm 1965 lâ mưåt nhûäng khấm phấ khoa hổc quan trổng nhêët ca thïë k 20 Vị nố àậ phẫi àúâi mưåt cấch ngêỵu nhiïn? Hóåc nối cấch khấc tẩi khưng cố sûå tịm hiïíu hïå thưëng nâo vïì bûác xẩ nây nhiïìu nùm trûúác 1965?

cûơc ngùưn vuô truơ vúâi nhiïơt ăươ hiïơn vađo khoăng tûđ K ăïịn 10 K Nïịu lõch sûê khoa hoơc ă lađ ăún giăn vađ r rađng nhû lõch sûê v truơ, mươt ngûúđi nađo ăô ă cô thïí ặa mươt tiïn ăoân theo câc hûúâng ăô nhûơng nùm 1940 hóơc 1950; vađ sûơ tiïn ăoân ăô ă cô thïí khúêi xûúâng mươt sûơ tịm kiïịm phưng bûâc xaơ hađng ng câc nhađ thiïn vùn vư tịn Nhûng ăô hoađn toađn khưng phăi lađ viïơc ă xăy

Thûơc ra, mươt tiïn ăoân theo khâ gíìn nhûơng hûúâng trïn ă ặúơc ặa vađo nùm 1948, nhûng lc ăô hóơc sau ăô, nô ă khưng díỵn ăïịn mươt sûơ tịm kiïịm bûâc xaơ Trong nhûơng nùm cịi ca thíơp niïn 40, thịt v truơ hoơc “vuơ nưí lúân” ă ặúơc George Gamov vađ nhûơng ngûúđi cương tâc ca ưng lađ Ralphan Alpher vađ Robert Herman khăo sât k Hoơ cho rùìng v truơ bùưt ăíìu nhû lađ nhûơng nútron ăún thìn, vađ câc nútron nađy sau ăô bùưt ăíìu chín thađnh photon qua quâ trịnh phín r phông xaơ quen biïịt ăô mươt nútron ngíỵu nhiïn biïịn thađnh mươt proton, mươt electron, vađ mươt phăn neutrino Mươt lc nađo ăô quâ trịnh gin núê, v truơ trúê thađnh ă laơnh ăïí cho câc ngn tưị nùơng cô thïí taơo nïn tûđ nútron vađ proton bùìng mươt loaơt nhanh câc sûơ bùưt nútron Alpher vađ Herman tịm rùìng ăïí khúâp vúâi câc ăươ nhiïìu quan sât ặúơc hiïơn ca nhûơng ngn tưị nheơ cíìn giă thiïịt mươt t sưị photon trïn haơt haơt nhín vađo khoăng 1000 triïơu Duđng nhûơng ûúâc lûúơng vïì míơt ăươ haơt haơt nhín v truơ hiïơn hoơ ă cô thïí tiïn ăoân sûơ tưìn taơi ca mươt phưng bûâc xaơ cođn sôt laơi tûđ v truơ sú khai, vúâi mươt nhiïơt ăöơ hiïơn lađ K!

dõch nútron - proton Àố thûåc lâ sûå phên tđch hoân toân hiïån àẩi àêìu tiïn vïì lõch sûã cuãa vuä truå sú khai

Tuy nhiïn, nùm 1948 hóơc nùm 1953 khưng bưị trđ ăïí tịm bûâc xaơ cûơc ngùưn ă tiïn ăoân Thûơc ra, nhiïìu nùm trûúâc 1965 câc nhađ víơt l thiïn vùn thûúđng khưng biïịt rùìng câc mư hịnh “vuơ nưí lúân”, câc ăươ nhiïìu ca hyăro vađ hïli ăođi hi v truơ hiïơn tưìn taơi mươt phưng bûâc xaơ v truơ quă thûơc cô thïí quan sât ặúơc ÚÊ ăíy câc nhađ víơt l thiïn vùn nôi chung khưng biïịt ăïịn sûơ tiïn ăoân ca Alpher vađ Herman, lađ khưng ăâng ngaơc nhiïn lùưm: mươt hai thưng bâo cô thïí chịm ăi biïín că thưng tin khoa hoơc Câi khô hiïíu hún lađ víịn ăïì sịt trïn quâ trịnh 10 nùm sau khưng mươt khâc theo ăíi mươt hûúâng líơp lơn nhû víơy Tíịt că câc víịn ăïì l thịt ăïìu cô sùĩn Chó cho ăïịn 1964 thị câc tđnh toân vïì sûơ tưíng húơp haơt nhín mươt mư hịnh “vuơ nưí lúân” múâi ặúơc bùưt ăíìu laơi, Ya B Zeldovich úê Nga, Hoyle vađ R J Tayler úê Anh vađ Peebles úê Myô tiïịn hađnh, că ba nhôm lađm viïơc ăươc líơp vúâi Tuy nhiïn, lc ăô Penzias vađ Wilson ă bùưt ăíìu câc quan sât ca hoơ úê Holmdel, vađ ă phât hiïơn phưng sông cûơc ngùưn mađ khưng cô sûơ kđch thđch vađ gúơi nađo ca câc nhađ v truơ hoơc lyâ thuýịt

sûå nhòn qua baõi baỏo nựm 1953 oỏ cho thờởy rựỗng tiùn oaỏn ca Gamov dûåa trïn mưåt lêåp lån toấn hổc sai lêìm liïn quan àïën tíi ca v tr, chûá khưng dûåa trïn thuët ca chđnh ưng vïì tưíng húåp hẩt nhên

Cô thïí líơp lơn rùìng câc ăươ nhiïìu v truơ ca câc ngn tưị nheơ khưng ặúơc biïịt r nhûơng nùm 1950 vađ ăíìu nhûơng nùm 1960 ăïí rt nhûơng kïịt lơn gị dûât khoât vïì nhiïơt ăươ ca phưng bûâc xaơ Ăng lađ hiïơn ta cng khưng thíơt chùưc lađ cô mươt ăươ nhiïìu ca hïli v truơ khoăng 20 - phíìn trùm Tuy nhiïn ăiïìu quan troơng lađ ngûúđi ta tin tûđ nhiïìu nùm trûúâc 1960 rùìng ăa sưị khưịi lûúơng ca v truơ lađ úê dûúâi daơng hyăro (Chùỉng haơn, möơt sûơ thùm dođ nùm 1956 Hans Sues vađ Harold Urey tiïịn hađnh cho mươt ăươ nhiïìu hyăro lađ 75 phíìn trùm theo troơng lûúơng) Mađ hyăro khưng phăi ặúơc taơo câc ngưi - nô lađ nhiïn liïơu ngn thy mađ tûđ ăô câc ngưi cô ặúơc nùng lûúơng bùìng câch taơo nïn nhûơng ngn tưị nùơng hún Viïơc nađy tûơ nô cng ă nôi lïn rùìng ă phăi cô mươt t lïơ lúân photon trïn haơt haơt nhín ăïí cô thïí trúê sûơ nung níịu tíịt că hyăro thađnh hïli vađ nhûơng ngn tưị nùơng hún v truơ sú khai

Ăưịi vúâi tưi, hịnh nhû khưng phăi thíơt lađ quan troơng vïì mùơt lõch sûê nïịu nïu r lc mađ sûơ khâm phâ phưng sông cûơc ngùưn ăùỉng hûúâng K ă trúê thađnh cô thïí ặúơc Ăiïìu quan troơng lađ câc nhađ thiïn vùn vư tịn khưng biïịt lađ hoơ phăi lađm thûê! Ngûúơc laơi hy xêt ăïịn lõch sûê vïì neutrino Khi nô ặúơc Pauli giă thiïịt líìn ăíìu nùm 1932, r rađng lađ khưng cô dâng mươt dõp may nađo ăïí quan sât nô bíịt cûâ mươt thđ nghiïơm nađo lc ăô cô thïí lađm ặúơc Tuy nhiïn, sûơ phât hiïơn neutrino cođn úê trđ ôc ca nhađ víơt lyâ nhû muơc tiïu thaâch thûâc vađ caâc lođ phăn ûâng haơt nhín cô thïí duđng cho nhûơng muơc ăđch nhû víơy nhûơng nùm 1950, neutrino ă ặúơc tịm kiïịm vađ ặúơc tịm thíịy Sûơ khâc laơi cođn r rïơt hún trûúđng húơp phăn proton Sau pưzitron ă ặúơc khâm phâ câc tia v truơ nùm 1932, caâc nhađ lyâ thuýịt thûúđng mong ăúơi rùìng proton cng nhû electron phăi cô mươt phăn haơt Trong nhûơng nùm 1930, ă khưng cô cú hươi nađo taơo phăn proton vúâi câc xiclưtron cô ặúơc lc ăô, nhûng câc nhađ víơt l víỵn biïịt ăïịn víịn ăïì nađy, vađ nhûơng nùm 1950, mươt nhađ mây gia tưịc (Bevatron úê Berkeley) ă ặúơc xíy dûơng ăùơc biïơt ăïí cô ă nùng lûúơng cô thïí taơo phăn proton Khưng cô gị giưịng nhû víơt ă xăy trûúđng húơp phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn v truơ, cho ăïịn lc Dicke vađ câc cương tâc viïn cuêa bùưt tay vađo viïơc phaât hiïơn noâ nùm 1964 Ngay cho ăïịn luâc ăoâ, nhoâm Princeton cng khưng ặúơc biïịt ăïịn cưng trịnh ca Gamov, Alpher vađ Herman trûúâc ăô hún mươt thíơp niïn!

Thïị thị câi gị ă truơc trùơc? ÚÊ ăíy cô thïí nïu ba lyâ ăaâng chuâ yâ Taơi tíìm quan troơng ca sûơ tịm kiïịm mươt phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn v truơ úê K nôi chung ă khưng ặúơc ăânh giâ ăng nhûơng nùm 1950 vađ ăíìu nhûơng nùm 1960

rưịi mịn cùưt nghơa taơi laơi cô thïí cô ngn tưị nùơng ặúơc! Nhû ă nïu, khưng cô haơt nhín bïìn vúâi hóơc haơt haơt nhín, ăô khưng thïí taơo haơt nhín nùơng hún hïli bùìng câch bùưt nútron hóơc proton vađo câc haơt nhín hïli (He m 4) hóơc bùìng câch “ăc” laơi tûđng cùơp haơt nhín hïli (Sûơ trúê nađy líìn ăíìu tiïn ă ặúơc Enrico Fermi vađ Anthony Turkevich lûu ) Do khô khùn ăô dïỵ thíịy taơi câc nhađ l thịt cng khưng ham mịn că viïơc nghơ ăïịn mươt tđnh toân mươt câch nghiïm tc viïơc taơo hïli thuýịt nađy

rựỗng seọ khửng laõnh maồnh lựổm nùởu nghi ngỳõ rựỗng lâ núi hịnh thânh cấc ngun tưë

Nhûng thịt tưíng húơp haơt nhín úê câc vị cng cô nhûơng víịn ăïì ca nô Khô mađ thíịy ặúơc bùìng câch nađo mađ câc ngưi cô thïí taơo mươt câi gị giưịng nhû mươt ăươ nhiïìu 25 - 30 phíìn trùm ca hïli - thûơc nùng lûúơng ặúơc giăi thoât sûơ tưíng húơp ăô phăi lúân hún nhiïìu so vúâi nùng lûúơng mađ cô thïí bûâc xaơ sịt ăúđi ca nô Thịt v truơ hoơc víịt b nùng lûúơng ăô ríịt hay: nô ăún giăn bõ míịt ăi sûơ dõch chuýín ăoê chung Nùm 1964, Hoyle vađ R J Tayler ă chó rùìng ăươ nhiïìu lúân ca hïli v truơ hiïơn khưng thïí ặúơc taơo câc vị thưng thûúđng ặúơc, vađ hoơ tiïịn hađnh mươt sûơ tđnh toân vïì lûúơng hïli cô thïí ặúơc taơo nhûơng thúđi kyđ ăíìu ca mươt “vuơ nưí lúân”, vađ nhíơn ặúơc mươt ăươ nhiïìu 36 % theo troơng lûúơng Cng khâ laơ lađ hoơ cưị ắnh lc tưíng húơp haơt nhín cô thïí xăy úê mươt nhiïơt ăươ cô phíìn nađo tuđy tiïơn lađ 5000 triïơu ăươ Kelvin, mùơc duđ sûơ kiïơn lađ giă thiïịt nađy phuơ thơc vađo giâ trõ choơn cho mươt thưng sưị lc ăô chûa ặúơc biïịt, t sưị giûơa photon vađ câc haơt haơt nhín Nïịu hoơ ă duđng tđnh toân ca hoơ ăïí ûúâc lûúơng t sưị nađy tûđ ăươ nhiïìu quan sât ặúơc ca hïli, hoơ ă cô thïí tiïn ăoân mươt phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn hiïơn vúâi mươt nhiïơt ăươ ăaơi thïí cô bíơc ăươ lúân ăng ăùưn Duđ sao, ríịt ăâng ngaơc nhiïn lađ Hoyle, mươt nhûơng ngûúđi ăïì xûúâng thịt traơng thâi dûđng, ă ûng chõu ăi theo hûúâng suy nghơ nađy, vađ cưng nhíơn rùìng nô cung cíịp bùìng chûâng cho mươt câi gị giưịng nhû mư hịnh “vuơ nưí lúân”

Hiïơn nôi chung ngûúđi ta tin rùìng sûơ tưíng húơp haơt nhín xăy că theo câch v truơ hoơc tiïn ăoân líỵn câc vị sao; hïli vađ cô thïí mươt vađi haơt nhín nheơ khâc ặúơc tưíng húơp v truơ sú khai, câc vị chõu trâch nhiïơm vïì moơi câi khâc Thịt vuơ nưí lúân vïì tưíng húơp haơt nhín, vị ă cưị “ưm ăưìm” quâ nhiïìu, ă míịt câi v ăâng tin cíơy mađ nô thûơc xûâng ăâng ặúơc coi nhû lađ mươt thịt vïì tưíng húơp hïli

hûúâng cô thïí ặúơc khâm phâ mươt lc nađo ăô Trong mươt bûâc thû gûêi cho Peebles ăïì ngađy 23 - - 1967, Gamov giăi thđch rùìng ưng ta hóơc Alpher hay Herman ă khưng cho rùìng cô thïí khâm phâ bûâc xaơ sôt laơi tûđ “vuơ nưí lúân”, vị thúđi kyđ nghiïn cûâu vïì v truơ hoơc, thiïn vùn vư tịn cođn ăang úê thúđi kyđ sú sinh (Alpher vađ Herman, nhiïn, thưng bâo cho tưi rùìng thûơc hoơ ă tịm hiïíu khă nùng quan sât phưng bûâc xaơ v truơ vúâi nhûơng chn gia vïì radar úê trûúđng ăaơi hoơc Jonhs Hopkins, phođng thñ nghiïơm nghiïn cûâu thuêy qn, vađ úê viïơn tiïu chín qịc gia, nhûng ặúơc tră lúđi rùìng mươt nhiïơt ăươ phưng bûâc xaơ K hóơc 10 K lađ quâ thíịp ăïí cô thïí ặúơc phât hiïơn vúâi câc k thơt hiïơn hađnh) Mùơt khâc, vađi nhađ víơt l thiïn vùn Liïn Xư (c) hịnh nhû cô nhíơn thûâc rùìng mươt phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn cô thïí ặúơc phât hiïơn, nhûng ă laơc ặúđng búêi ngưn ngûơ duđng câc taơp chđ k thơt M Nùm 1964, Ya B Zeldovich viïịt mươt bađi bâo ăô ưng ă tiïịn hađnh mươt sûơ tđnh toân ăng ăùưn vïì ăươ nhiïìu ca hïli v truơ cho hai giâ trõ cô thïí ca nhiïơt ăươ bûâc xaơ hiïơn nay, vađ nhíịn maơnh mươt câch ăng ăùưn rùìng câc ăaơi lûúơng ăô cô liïn hïơ vúâi búêi vị sưị photon cho mưỵi haơt haơt nhín (hóơc entropi cho mưỵi haơt haơt nhín) khưng thay ăưíi theo thúđi gian Tuy nhiïn ưng cô v nhû bõ laơc ặúđng búêi viïơc sûê duơng danh tûđ “nhiïơt ăöơ bíìu trúđi” mươt bađi bâo ca E A Ohm viïịt nùm 1961 Taơp chđ k thơt ca hïơ thưịng Bell ăïí kïịt lơn rùìng nhiïơt ăươ bûâc xaơ ăo ặúơc phaêi nhoê hún K (Ùngten mađ Ohm ă duđng lađ bươ phăn xaơ hịnh loa keđn 20 fut mađ sau ăô Penzias vađ Wilson ă duđng ăïí khâm phâ phưng sông cûơc ngùưn) Viïơc nađy cuđng vúâi mươt sưị ûúâc lûúơng cô húi thíịp vïì ăươ nhiïìu ca hïli v truơ ă díỵn Zeldovich ăïịn viïơc ắnh b tûúêng vïì mươt v truơ sú khai nông

Cưë nhiïn, lc lìng thưng tin chẩy mưåt cấch rêët dúã tûâ cấc nhâ thûåc nghiïåm àïën cấc nhâ l thuët, nố cng chẩy rêët dúã tûâ cấc nhâ l thuët àïën cấc nhâ thûåc nghiïåm, Penzias vâ Wilson chûa bao giúâ nghe àïën sûå tiïn àoấn ca Alpher vâ Herman hổ bùỉt tay vâ viïåc thûã ùngten cuãa hoå nùm 1964

cấc nhâ vêåt l cẫm thêëy vư cng khố khùn nghơ túái bêët cûá mưåt thuët nâo vïì v tr sú khai mưåt cấch nghiïm chónh (Tưi nối àêy lâ mưåt phêìn vị nhúá lẩi thấi àưå ca bẫn thên tưi trûúác 1965) Mưỵi mưåt khố khùn nïu trùn ờy ùỡu aọ coỏ thùớ vỷỳồt qua bựỗng mửồt sûå cưë gùỉng nhỗ Tuy nhiïn ba pht àêìu tiïn quấ xa chng ta vïì thúâi gian, cấc àiïìu kiïån vïì nhiïåt àưå vâ mêåt àưå lẩ lng, àïën nưỵi ta cẫm thêëy khưng thoẫi mấi lùỉm ûáng dng cấc l thuët ca cú hổc thưëng kï vâ vêåt l hẩt nhên bịnh thûúâng ca chng ta

Ăíy lađ mươt tịnh traơng víơt l - sai líìm ca chng ta khưng phăi lađ ta ă coi câc thịt ca chng ta quâ nghiïm chónh, mađ lađ vị chng ta khưng coi chng ă nghiïm chónh Thûúđng khô nhíơn thûâc rùìng câc sưị vađ phûúng trịnh mađ ta ăang sûê duơng cô câi gị ăô liïn quan vúâi thïị giúâi thûơc Tïơ hún nûơa, nhiïìu dûúđng nhû cô mươt sûơ nhíịt trđ chung rùìng mươt sưị hiïơn tûúơng nađo ăô khưng phăi lađ nhûơng víịn ăïì xûâng ăaâng ặúơc coi troơng Gamov, Alpher vađ Herman xûâng ăâng cô mươt uy tđn lúân lao, trûúâc hïịt, vị ă mịn nghiïn cûâu mươt câch nghiïm chónh v truơ sú khai, vị ă tđnh toân ặúơc câi mađ câc quy lơt víơt l ă ặúơc biïịt cô thïí nôi ặúơc vïì ba pht ăíìu tiïn Tuy víơy, hoơ cng ă khưng ăi bûúâc cịi, thịt phuơc câc nhađ thiïn vùn vư tịn rùìng hoơ phăi ăi tịm mươt phưng bûâc xaơ cûơc ngùưn Viïơc quan troơng nhíịt mađ sûơ phât hiïơn cịi cuđng vïì phưng bûâc xaơ úê K nùm 1965 hoađn thađnh lađ ă bơc tíịt că chng ta xem xêt tûúêng rùìng ă cô mươt v truơ sú khai mươt câch nghiïm chónh

PHÊÌN TRÙM GIÊY ÀÊÌU TIÏN

Cêu chuyïån cuãa ta vïì ba phuát àêìu tiïn úã chûúng V khưng thïí bùỉt àêìu vâo thúâi àiïím bùỉt àêìu ca v tr Thay vâo àố ta bùỉt àêìu úã “cẫnh mưåt” nhiïåt àưå v tr àậ ngåi xëng mưåt trùm nghịn triïåu àưå Kelvin, vâ nhûäng hẩt cố mùåt lc àố vúái sưë lûúång lúán chó lâ photon, electron, neutrino vâ nhûäng phẫn hẩt tûúng ûáng ca chng Nïëu chng quẫ thûåc lâ nhûäng loẩi hẩt nhêët tûå nhiïn, thị cố lệ cố thïí ngoẩi suy sûå dận núã v tr li vïì quấ khûá vâ cho rựỗng aọ phaói coỏ mửồt luỏc bựổt ờỡu thỷồc sûå, mưåt trẩng thấi nhiïåt àưå vâ mêåt àưå vư cng lúán, xẫy 0,0108 giêy trûúác cẫnh mưåt ca chng ta

Tuy nhiïn cố nhiïìu loẩi hẩt khấc mâ vêåt l thiïn vùn hiïån àẩi biïët: muon, meson pi, proton, nútron, v v Khi ta nhòn luâi vïì nhûäng thúâi gian ngây câng xa, ta gùåp nhûäng nhiïåt àưå vâ mêåt àưå cao àïën mûác têët cẫ cấc hẩt àố cố thïí cố mùåt vúái sưë lûúång lỳỏn ỳó cờn bựỗng nhiùồt vaõ tờởt caó ỳó mửồt trẩng thấi tûúng tấc liïn tc Vị nhûäng l mâ tưi mong sệ lâm sấng tỗ, ta quẫ lâ vêỵn khưng biïët vïì vêåt l hẩt cú bẫn àïí cố thïí tđnh toấn cấc tđnh chêët ca mưåt hưỵn húåp nhû vêåy vúái mưåt sûå tin tûúãng nâo àấng kïí Nhû vêåy sûå kếm cỗi ca chng ta vïì vêåt l vi mư nhû lâ mưåt bûác mân che mêët hûúáng nhịn ca ta vïì lc àêìu tiïn thûåc sûå

Cưị nhiïn ta ríịt mịn nhịn ặúơc sau bûâc mađn ăô Sûơ câm dưỵ ăô ăùơc biïơt maơnh ăưịi vúâi nhûơng nhađ l thịt nhû tưi, lađm viïơc úê lơnh vûơc víơt l haơt cú băn nhiïìu hún víơt l thiïn vùn Nhiïìu tûúêng híịp díỵn víơt l câc haơt hiïơn cô nhûơng hïơ quă tinh tïị ăïịn mûâc chng ríịt khô mađ ặúơc thûê nghiïơm câc phođng thđ nghiïơm ngađy nay, nhûng nhûơng hïơ quă ca chng s ríịt síu sùưc câc tûúêng nađy ặúơc âp duơng cho v truơ ríịt sú khai

nhûơng haơt cú băn Nhûơng tûúng tâc maơnh lađ nhûơng lûơc giûơ nútron vađ proton vúâi haơt nhín nguýn tûê Chuâng khưng quen thơc ăúđi sưịng bịnh thûúđng theo kiïíu câc lûơc ăiïơn, tûđ vađ híịp díỵn búêi vị tíìm tâc duơng ca chng lađ hïịt sûâc ngùưn, khoăng mươt phíìn mûúđi triïơu centimet (10 m ím 13 cm) Kïí că câc phín tûê mađ haơt nhín câch thûúđng vađo khoăng vađi phíìn trùm triïơu centimet (10 m ím cm) nhûơng tûúng tâc maơnh giûơa câc haơt nhín khâc híìu nhû khưng cô tâc duơng Tuy nhiïn, nhû tïn ca chng chó r, câc tûúng tâc maơnh lađ ríịt maơnh Khi hai proton ặúơc ăííy ăïịn ă gíìn nhau, tûúng tâc maơnh ca chng khoăng mươt trùm líìn lúân hún lûơc ăííy ăiïơn, ăíy lađ l taơi câc tûúng tâc maơnh cô thïí giûơ vûơng câc haơt nhíơn ngn tûê chưịng laơi lûơc ăííy ăiïơn ca gíìn mươt trùm proton Sûơ nưí ca mươt bom khinh khđ ặúơc gíy nïn búêi sûơ phín bưị laơi nútron vađ proton, nô cho phêp chng liïn kïịt vúâi maơnh m hún búêi câc tûúng tâc maơnh; nùng lûúơng cuêa quaê bom ăuâng lađ nùng lûúơng thûđa sûơ phín bưị laơi ăô taơo nïn

Chđnh sûâc maơnh cuêa caâc tûúng taâc maơnh lađm cho ta khô giăi qịt chng bùìng toân hoơc hún lađ nhûơng tûúng tâc ăiïơn tûđ Chùỉng haơn ta tđnh xâc sịt tân xaơ ca hai electron lûơc ăííy ăiïơn tûđ giûơa chng gíy nïn, ta phăi cương mươt sưị vư haơn câc ăông gôp, mưỵi ăông gôp ûâng vúâi mươt chỵi bûâc xaơ vađ híịp thuơ ăùơc biïơt câc photon vađ nhûơng cùơp electron - pưzitron ặúơc mư tă tûúơng trûng bùìng “giăn ăưì Feynman” giưịng nhû câc giăn ăưì úê hịnh 10

chđnh “bûác xẩ” ch ëu cho (a); têët cẫ chng cho àống gốp khoẫng (1/137) m Giẫn àưì (f) cho mưåt àống gốp côn bế hún nûäa, t lïå vúái (1/137) m

(Phûúng phâp tđnh toân duđng câc giăn ăưì ặúơc Richard Feynman, lc ăô úê Cornell vaơch cịi nhûơng nùm 1940 Nôi chùơt ch ra, xâc sịt ca quâ trịnh tân xaơ ặúơc cho bùìng bịnh phûúng ca mươt tưíng câc ăông gôp, mưỵi câi ûâng vúâi mươt giăn ăưì.) Thïm mươt ặúđng nươi taơi nûơa vađo cho mươt giăn ăưì bíịt kyđ s lađm giăm phíìn ăông gôp ca giăn ăưì mươt sưị líìn bùìng mươt thûđa sưị xíịp xó bùìng mươt hùìng sưị cú băn ca tûơ nhiïn, goơi lađ “hùìng sưị cíịu trc tinh tïị” Hùìng sưị nađy ríịt lađ bê khoăng 1/137,036 Nhûơng giăn ăưì phûâc taơp ăô cho nhûơng ăông gôp bê, vađ ta cô thïí tđnh toân xâc sịt ca quâ trịnh tân xaơ vúâi míơt ăươ gíìn ăng thđch húơp bùìng câch cương nhûơng ăông gôp chó tûđ mươt sưị đt giăn ăưì ăún giăn (Ăô lađ l taơi ta tin tûúêng rùìng ta cô thïí tiïn ăoân câc phưí ngn tûê vúâi ăươ chđnh xâc híìu nhû khưng giúâi haơn.) Tuy nhiïn, vúâi câc tûúng tâc maơnh hùìng sưị ăông vai trođ ca hùìng sưị cíịu trc tinh tïị xíịp xó bùìng mươt, chûâ khưng phăi lađ 1/137,036, vađ nhûơng giăn ăưì phûâc taơp ăô cho mươt ăông gôp cng lúân nhû nhûơng giăn ăưì ăún giăn Víịn ăïì nađy, sûơ khô tđnh toân câc xâc sịt cho câc quâ trịnh bao hađm tûúng tâc maơnh ă lađ trúê ngaơi lúân nhíịt nhíịt cho sûơ tiïịn bươ víơt l haơt cú băn mươt phíìn tû thïị k qua

nútron vâ proton vúái cấc hẩt nhên Nïëu nhûäng electron cấc ngun tûã vâ phên tûã cẫm thêëy cấc lûåc hẩt nhên, thị sệ khưng cố hốa hổc hóåc tinh thïí hổc hóåc sinh hổc- mâ chó cố vêåt l hẩt nhên

Nhiïơt ăươ mươt trùm nghịn triïơu ăươ Kelvin ặúơc duđng ăïí bùưt ăíìu chûúng V, ặúơc choơn cíín thíơn ăïí úê dûúâi nhiïơt ăươ ngûúơng cho moơi haăron (Theo băng 1, haăron nheơ nhíịt, meson pi cô mươt nhiïơt ăươ ngûúơng khoăng 1,6 triïơu triïơu ăươ Kelvin.) Nhû víơy, sịt cíu chơn kïí úê chûúng V nhûơng haơt nhíịt cô mùơt vúâi söị lûúơng lúân lađ lepton vađ photon, vađ tûúng tâc giûơa chng cô thïí ặúơc b qua mươt câch an toađn

Ta phẫi xûã l nhû thïë nâo vúái nhiïåt àưå cao hún cấc hầron vâ phẫn hầron tưìn tẩi vúái sưë lûúång lúán? Cố hai giẫi àấp rêët khấc phẫn ấnh hai trûúâng phấi suy nghơ rêët khấc vïì bẫn chêët cấc hầron

Theo mươt trûúđng phâi, thûơc khưng cô gị cô thïí coi nhû lađ mươt haăron “cú băn” Mưỵi mươt haăron nađy cng cú băn nhû mưỵi mươt haăron khâc, khưng chó nhûơng haăron bïìn vađ gíìn bïìn nhû proton vađ nútron, vađ khưng chó nhûơng haơt khưng bïìn vûđa phaêi nhû meson pi, meson K, meson eta, vađ câc hyperon, chng sưịng ă líu ăïí ăïí laơi nhûơng vïịt ăo ặúơc trïn nhûơng phim ănh hóơc câc bìng boơt, mađ cođn că nhûơng “haơt” hoađn toađn khưng bïìn nhû câc meson ro, chng sưịng chó ă líu vúâi mươt víơn tưịc gíìn bùìng víơn tưịc ca ânh sâng chng chó cô thïí vûúơt qua khoăng mươt haơt nhín ngn tûê Thịt nađy, nôi riïng ă ặúơc Geoffrey Chew úê Berkeley phât triïín vađo cịi nhûơng nùm 1950 vađ ăíìu nhûơng nùm 1960, vađ ăưi ặúơc goơi lađ “nïìn dín ch haơt nhín”

phûâc taơp ca phưí haơt cô thïí díỵn ăïịn mươt loaơi tđnh ăún giăn Chùỉng haơn meson ro lađ mươt haăron cô thïí coi nhû mươt phûâc húơp khưng bïìn ca hai meson pi; ta kïí ăïịn câc meson ro mươt câch r rïơt câc tđnh toân ca ta, ta ă phíìn nađo tđnh ăïịn tûúng tâc maơnh giûơa câc meson pi; cô thïí rùìng nïịu ta ặa moơi haăron vađ câc tđnh toân nhiïơt ăương hoơc mươt câch r rïơt thị ta cô thïí b qua moơi hiïơu ûâng khaâc cuêa caâc tûúng taâc maơnh

Ngoađi nïịu thûơc cô mươt sưị khưng haơn ắnh loaơi haăron thị ta ăïí ngađy cađng nhiïìu nùng lûúơng mươt thïí tđch ă cho, thị nùng lûúơng khưng lađm cho câc víơn tưịc ngíỵu nhiïn ca câc haơt tùng lïn, mađ thay vađ ăô lađ cho mươt sưị loaơi haơt cô mùơt thïí tđch tùng lïn Khi ăô nhiïơt ăươ khưng tùng lïn nhanh, míơt ăươ nùng lûúơng tùng nhû ăiïìu phăi xăy nïịu sưị loaơi haăron ă ặúơc cưị ắnh Thûơc ra, nhûơng thịt nhû víơy, cô thïí cô mươt nhiïơt ăươ cûơc ăaơi, trõ sưị ca nhiïơt ăươ úê ăô míơt ăươ nùng lûúơng trúê thađnh vư cuđng lúân Ăô s lađ mươt giúâi haơn trïn khưng vûúơt ặúơc vïì nhiïơt ăươ nhû ăöơ khöng tuýơt ăöịi lađ möơt giúâi haơn dûúâi tûúêng vïì mươt nhiïơt ăươ cûơc ăaơi víơt l haăron lc ăíìu tiïn ăô R Haedorn úê phođng thñ nghiïơm CERN úê Giúnevú ặa vađ sau nađy ặúơc phât triïín thïm búêi nhiïìu nhađ víơt l l thịt khâc bao gưìm Kerson Huang úê M.I.T vađ băn thín tưi Cô că mươt ûúâc tđnh khâ chđnh xâc vïì nhiïơt ăươ cûơc ăaơi - nô thíịp mươt câch ăâng ngaơc nhiïn, vađo khoăng hai triïơu triïơu ăươ Kelvin (2 x 10 m 12 K) Nïịu ta nhịn mưỵi lc mươt gíìn thúđi ăiïím bùưt ăíìu, nhiïơt ăươ s lúân lïn mưỵi lc mươt gíìn trõ sưị cûơc ăaơi ăô vađ sưị loaơi haăron ca mùơt s mưỵi lc cađng phong ph Tuy nhiïn duđ nhûơng ăiïìu kiïơn kyđ laơ ăô, cng s cođn mươt lc bùưt ăíìu, mươt thúđi ăiïím cô míơt ăươ nùng lûúơng vư cuđng lúân xíịp xó vađo khoăng mươt phíìn trùm giíy trûúâc cănh mươt úê chûúng V

Nhûơng haơt cú băn ặúơc cho lađ bao gưìm proton vađ tíịt că nhûơng lepton ă biïịt, nhûng khưng cô haơt haăron ă biïịt nađo Ngûúơc laơi, nhûơng haăron ặúơc giă thiïịt lađ phûâc húơp ca nhûơng haơt cú băn hún goơi lađ “quark” (quac)

Biïịn thïí ban ăíìu ca thuýịt quark Murray Gell - Mann vađ George Zweig, că hai úê Cal Tech, ặa (mươt câch ăươc líơp) Trđ tûúêng tûúơng thú mương ca câc nhađ víơt l l thịt quă lađ ă quâ phông tng viïơc ăùơt tïn cho câc loaơi quark khâc Cô nhiïìu kiïíu hóơc “muđi” quark khâc nhau, chng ặúơc gân tïn nhû lađ “lïn”, “xịng”, “laơ”, vađ “dn” Hún nûơa mưỵi “muđi” ca quark cô ba “mađu” phín biïơt, mađ nhûơng nhađ víơt l l thịt M thûúđng goơi lađ ă, trùưng, xanh Nhôm nh nhûơng nhađ víơt l l thịt úê Bùưc Kinh tûđ líu ă ûu duđng mươt biïịn thïí húi giưịng ca thịt quark, nhûng goơi chng lađ “straton”, thay cho quark búêi vị nhûơng haơt nađy thïí hiïơn mươt mûâc ăươ (stratum) thûơc tïị síu hún nhûơng haăron bịnh thûúđng

cố mưåt thúâi àiïím bùỉt àêìu, mưåt trẩng thấi cố mêåt àưå vư hẩn vâ nhiïåt àưå vư hẩn, khoẫng mưåt phêìn trùm giêy trûúác cẫnh mưåt

Nhûơng tûúêng phíìn nađo trûơc giâc hún nađy gíìn ăíy ă ặúơc ăùơt trïn mươt nïìn tăng toân hoơc vûơng hún nhiïìu Nùm 1973 ba nhađ lyâ thuýịt treê, Hugh David Politzer úê Harvard, David Gross vađ Frank Wilezek úê Princeton ă chó rùìng, mươt lúâp câc l thịt trûúđng lûúơng tûê ăùơc biïơt, nhûơng lûơc giûơa câc haơt quark thûơc sûơ trúê nïn ýịu hún chng ặúơc ăííy gíìn hún (lúâp caâc lyâ thuýịt nađy ặúơc goơi lađ nhûơng “l thịt hiïơu chín khưng giao hoân” mađ búêi nhûơng l quâ chn mưn nïn khưng thïí cùưt nghơa úê ăíy ặúơc) Nhûơng l thịt nađy cô tđnh chíịt “tûơ tiïơm cíơn” ăâng ch : úê nhûơng khoăng câch ngùưn hóơc nùng lûúơng cao mươt câch tiïơm cíơn, nhûơng haơt quark biïíu diïỵn nhû nhûơng haơt tûơ do, S Collins vađ M J Perry úê trûúđng ăaơi hoơc Cambridge cng ă chó r rùìng bíịt kyđ mươt thịt tûơ tiïơm cíơn nađo, nhûơng tđnh chíịt ca mươt mưi trûúđng úê nhiïơt ăươ vađ míơt ăươ ă cao vïì cùn băn lađ giưịng nhû thïí mưi trûúđng chó gưìm nhûơng haơt tûơ Nhû víơy, tđnh tûơ tiïơm cíơn ca nhûơng l thịt hiïơu chín khưng giao hoân nađy ă cung cíịp mươt bùìng chûâng toân hoơc vûơng chùưc cho bûâc tranh khoa hoơc thíơt ăún giăn vïì phíìn trùm giíy ăíìu tiïn - rùìng v truơ chó bao gưìm nhûơng haơt cú băn tûơ

Mư hịnh quark lađ ríịt tưịt mươt loaơi ûâng duơng rương ri Proton vađ nútron quă thûơc biïíu diïỵn nhû thïí chng bao gưìm ba quark, câc meson ro biïíu diïỵn nhû thïí chng bao gưìm mươt quark vađ mươt phăn quark, v.v Nhûng mùơc duđ cô thùưng lúơi ăô, mư hịnh quark ăùơt cho ta mươt bađi toân ríịt hôc ba: díìu vúâi nhûơng nùng lûúơng cao nhíịt cô thïí ăaơt ặúơc nhûơng mây gia tưịc hiïơn nay, ngûúđi ta khưng thïí phâ vúơ mươt haăron nađo thađnh câc quark thađnh phíìn ca noâ

trong vuä truå hiïån Khưng cêìn phẫi nối, khưng phẫi lâ nhiïìu lùỉm nhûng mưåt lẩng côn dïỵ kiïëm hún mưåt lẩng quark nhiïìu

Bađi toân hôc ba vïì sûơ khưng tưìn taơi quark tûơ cư líơp lađ mươt nhûơng bađi toân quan troơng nhíịt ca víơt l l thịt hiïơn Gross vađ Wilezek vađ că băn thín tưi ă giă thiïịt rùìng “tđnh tûơ tiïơm cíơn” cung cíịp mươt câch giăi thđch cô thïí cô Nïịu sûâc maơnh ca tûúng tâc giûơa hai quark búât ăi chng ặúơc ăííy ăïịn gíìn thị nô cng tùng lïn chuâng bõ keâo xa Nùng lûúơng cíìn ăïí kêo mươt quark nhûơng quark khâc mươt haăron bịnh thûúđng ăô s tùng khoăng câch tùng vađ hịnh nhû mươt lc nađo ăô nô trúê thađnh ă lúân ăïí taơo nïn nhûơng cùơp quark - phăn quâc múâi tûđ chín khưng Cịi cuđng, ngûúđi ta cô khưng phăi nhiïìu quark tûơ mađ nhiïìu haăron thưng thûúđng Viïơc nađy hoađn toađn giưịng nhû ta ắnh dûât mươt ăíìu ca mươt súơi díy: nïịu baơn kêo ríịt maơnh súơi díy s ặât, nhûng kïịt quă cịi cuđng lađ hai súơi díy, mưỵi súơi cô hai ăíìu Câc quark v truơ sú khai úê gíìn ă ăïí chng khưng căm thíịy câc lûơc ăô vađ cô thïí biïíu diïỵn nhû nhûơng haơt tûơ Tuy nhiïn mưỵi quark tûơ cô mùơt v truơ sú khai, thị v truơ gin núê vađ ngơi ăi, phăi hóơc bõ hy vúâi mươt phăn quark hóơc tịm mươt núi an nghó úê mươt proton hóơc mươt nútron

Nhû víơy lađ ta ă nôi nhiïìu vïì tûúng tâc maơnh, cô nhiïìu víịn ăïì cíìn phăi ặúơc giăi qịt nûơa nïịu ta quay ăưìng hưì luđi laơi lc bùưt ăíìu thûơc sûơ

Mưåt hïå quẫ thûåc sûå hïët sûác hêëp dêỵn ca nhûäng l thuët hiïån àẩi vïì hẩt cú bẫn lâ v tr cố thïí àậ cố thïí trẫi qua mưåt sûå chuín pha, nhû sûå àưng àùåc ca nûúác nố lẩnh xëng dûúái 273 K (= àưå C) Sûå chuín pha àố khưng liïn quan túái cấc tûúng tấc mẩnh, mâ túái mưåt loẩi tûúng tấc têìm ngùỉn khấc vêåt l hẩt cú bẫn, nhûäng tûúng tấc yïëu

thêëy, nhûäng tûúng taác yïëu ëu hún nhiïìu so vúái cấc tûúng tấc àiïån tûâ hóåc tûúng tấc mẩnh Chùèng hẩn mưåt va chẩm giûäa mưåt neutrino vâ mưåt electron úã mưåt nùng lûúång mưåt triïåu electron - vưn, lûåc ëu lâ khoẫng mưåt phêìn mûúâi triïåu (10 muä êm 7) cuãa lûåc àiïån tûâ giûäa hai electron va chaåm úã cuâng nùng lûúång àố

Mùơc duđ tđnh ýịu ca câc tûúng tâc ýịu, tûđ líu ngûúđi ta ă nghơ rùìng cô mươt liïn hïơ síu sùưc giûơa câc lûơc ýịu vađ ăiïơn tûđ Mươt l thịt trûúđng thưịng nhíịt hai lûơc ăô ă ặúơc tưi ặa nùm 1967 vađ Abdus Salam ặa mươt câch ăươc líơp nùm 1968 L thịt ăô tiïn ăoân mươt loaơi tûúng tâc ýịu múâi, goơi lađ nhûơng dođng trung hođa, mađ sûơ tưìn taơi ă ặúơc khùỉng ắnh bùìng thûơc nghiïơm nùm 1973 Nô laơi ặúơc sûơ ng hươ tiïịp theo sûơ khâm phâ bùưt ăíìu tûđ 1974, ca mươt hoơ haăron múâi tûúêng then chưịt loaơi l thịt ăô lađ tûơ nhiïn cô mươt ăươ ăưịi xûâng ríịt cao liïn hïơ caâc haơt vađ caâc lûơc khaâc nhau, nhûng bõ lu múđ ăi câc hiïơn tûúơng víơt l thưng thûúđng Câc l thịt trûúđng duđng tûđ 1973 ăïí mư tă câc tûúng tâc maơnh ăïìu thơc kiïíu toân hoơc ăô (câc l thịt hiïíu chín khưng giao hoân) vađ nhiïìu nhađ víơt l hiïơn tin rùìng câc l thịt hiïơu chín ăô cô thïí cung cíịp mươt cú súê thưịng nhíịt ăïí hiïíu moơi lûơc ca tûơ nhiïn: ýịu, ăiïơn tûđ, maơnh vađ cô thïí că lûơc híịp díỵn Quan ăiïím ăô ặúơc ng hươ búêi mươt tđnh chíịt ca câc l thịt hiïơu chín ă ặúơc Salam vađ băn thín tưi phng ăoân nhûng ặúơc Gerard't Hoolt chûâng minh líìn ăíìu tiïn nùm 1971: câc ăông gôp ca nhûơng giăn ăưì Feynman phûâc taơp mùơc duđ bïì ngoađi lađ vư haơn, cho nhûơng kïịt quă hûơu haơn ăưịi vúâi xâc sịt ca moơi quâ trịnh víơt l

câc tûúng tâc tn theo cuđng loaơi ắnh lơt bịnh phûúng nghõch ăăo nhû câc tûúng tâc ăiïơn tûđ vađ cô cuđng cûúđng ăươ

Sûơ tûúng tâc vúâi mươt cưịc nûúâc ăưng ăùơc úê ăíy cô nhiïìu nghơa Trïn ăiïím ăưng ăùơc nûúâc lng t cô mươt ăươ ăưìng tđnh cao: xâc sịt tịm ặúơc mươt phín tûê nûúâc úê mươt ăiïím úê cưịc lađ ăng nhû úê bíịt cûâ ăiïím nađo khâc Tuy nhiïn, nûúâc ăưng ăùơc, sûơ ăưịi xûâng giûơa câc ăiïím khâc khưng gian bõ míịt ăi mươt phíìn: nûúâc ăâ taơo mươt maơng tinh thïí vúâi nhûơng phín tûê nûúâc chiïịm nhûơng võ trđ câch ăïìu ăùơn nhíịt ắnh vađ vúâi gíìn nhû mươt xâc sịt bùìng khưng ăïí tịm nhûơng phín tûê nûúâc úê bíịt cûâ chưỵ nađo khâc Cng nhû víơy v truơ “ăưng ăùơc” vúâi nhiïơt ăươ xịng thíịp hún 3000 triïơu triïơu ăươ, mươt sûơ ăưịi xûâng ă bõ míịt ăi - khưng phăi tđnh ăưìng tđnh khưng gian ca nô, nhû cưịc nûúâc ăâ ca ta, mađ lađ sûơ ăưịi xûâng giûơa câc tûúng tâc ýịu vađ ăiïơn tûđ

Cođn cô thïí ặa sûơ tûúng tâc ăi xa hún nûơa Nhû moơi ngûúđi biïịt, nûúâc ăưng laơi nô thûúđng khưng taơo mươt tinh thïí nûúâc ăâ hoađn hăo, mađ lađ mươt câi gị cođn phûâc taơp hún nhiïìu: mươt traơng thâi hưỵn ăươn ca câc miïìn (ăưmen) tinh thïí ặúơc ngùn câch búêi nhûơng sai hng tinh thïí ă moơi kiïíu V truơ ă ăưng laơi thađnh nhûơng miïìn chùng? chng ta ă sưịng mươt miïìn mađ úê ăô tđnh ăưịi xûâng giûơa câc tûúng tâc ýịu vađ ăiïơn tûđ ă bõ phâ vúơ theo mươt câch ăùơc biïơt, vađ cô thïí lc nađo ăô ta khâm phâ nhûơng miïìn khâc hay chùng?

electron vâ proton mưåt ngun tûã hro bế hún lûåc àiïån 10 muọ 39 lờỡn

(Mửồt bựỗng chỷỏng cuóa sỷồ ëu úát ca lûåc hêëp dêỵn cấc quấ trịnh v tr lâ quấ trịnh sẫn hẩt cấc trûúâng hêëp dêỵn Leonard Parker úã trûúâng àẩi hổc Wisconsin aọ nùu rựỗng caỏc hiùồu ỷỏng thuóy triùỡu cuóa trûúâng hêëp dêỵn ca v tr àậ lúán úã mưåt thúâi àiïím khoẫng mưåt phêìn triïåu triïåu triïåu triïåu giêy(10 m êm 24 giêy) sau lc bùỉt àêìu, àïí tẩo nhûäng cùåp hẩt - phẫn hẩt tûâ khưng gian trưëng rưỵng Tuy nhiïn, lûåc hêëp dêỵn úã nhûäng nhiïåt àưå àố cng àậ ëu àïën nưỵi sưë cấc hẩt sẫn nhû vêåy àống gốp mưåt cấch khưng àấng kïí vâo sưë cấc hẩt àậ cố mùåt cờn bựỗng nhiùồt)

Du sao, ủt nhớt ta coõ thïí tûúêng tûúơng mươt thúđi ăiïím câc lûơc híịp díỵn ă maơnh nhû câc tûúng tâc haơt nhín maơnh thăo lơn úê trïn Câc trûúđng híịp díỵn khưng nhûơng ặúơc sinh búêi khưịi lûúơng câc haơt, mađ cođn búêi moơi daơng nùng lûúơng Quă ăíịt quay xung quanh mùơt trúđi nhanh hún mươt đt so vúâi trûúđng húơp nïịu mùơt trúđi khưng nông quâ nhû víơy, búêi vị nùng lûúơng sûâc noâng cuêa mùơt trúđi cho thïm mươt đt vađo ngìn lûơc híịp díỵn ca nô ÚÊ nhûơng nhiïơt ăươ siïu cao, nùng lûúơng câc haơt úê cín bùìng nhiïơt cô thïí trúê thađnh lúân ăïịn mûâc câc lûơc híịp díỵn giûơa chng trúê thađnh maơnh bùìng bíịt cûâ lûơc nađo khâc Ta cô thïí ûúâc tđnh rùìng traơng thâi ăô ă ăaơt ặúơc úê mươt nhiïơt ăươ khoăng 100 triïơu triïơu triïơu triïơu triïơu ăươ /(10 m 32 K)

ÚÊ nhiïơt ăươ ăô, moơi ăiïìu kyđ laơ ă cô thïí xăy Khưng nhûơng câc lûơc híịp díỵn ă maơnh vađ sûơ taơo haơt câc trûúđng híịp díỵn ă khíịm khâ - mađ tûúêng vïì “haơt” cô thïí ă khưng cô bíịt cûâ nghơa gị “Chín trúđi”, khoăng câch mađ bïn ngoađi nô ta khưng thïí nhíơn ặúơc mươt tđn hiïơu gị lc ăô cô thïí gíìn hún mươt bûúâc sông ca mươt haơt ăiïín hịnh úê cín bùìng nhiïơt Nôi mươt câch khưng chùơt ch lùưm, lc ăô mưỵi haơt cô thïí lađ lúân bùìng că v truơ quan sât ặúơc !

ặúơc vađo khoăng 10 m ím 43 giíy sau lc bùưt ăíìu, nhûng khưng thíịy r lùưm lađ sûơ ûúâc lûúơng ăô cô nghơa gị khưng Nhûng mùơc díìu câc mađn che khâc ă ặúơc kêo ăi, víỵn cođn laơi mươt mađn che úê mươt nhiïơt ăươ 10 m 32 K, chùưn khưng cho ta nhịn vïì câc thúđi ăiïím sú khai nhíịt

Tuy nhiïn, khưng cô mươt sûơ khưng chùưc chùưn nađo sưị ăô lađ quan troơng ăưịi vúâi thiïn vùn hoơc vađo nùm 1976 Lyâ lađ sịt că giíy ăíìu tiïn v truơ chùưc ă úê mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt, ăô sưị lûúơng vađ sûơ phín bưị câc haơt, kïí că neutrino, ặúơc xâc ắnh búêi câc ắnh lơt ca cú hoơc thưịng kï, chûâ khưng phăi búêi câc chi tiïịt ca lõch sûê trûúâc ăoâ cuêa chuâng

Hiïơn ăo ăươ nhiïìu ca hïli, hóơc ca bûâc xaơ cûơc ngùưn, hóơc că ca neutrino, ta ăang quan sât tađn sû ca mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt ă kïịt thc sau giíy ăíìu tiïn Theo sûơ hiïíu biïịt ca ta hiïơn nay, khưng cô gị mađ ta quan sât hiïơn phuơ thơc vađo lõch sûê ca v truơ trûúâc thúđi ăiïím ăô (Ăùơc biïơt, khưng cô gị ta quan sât hiïơn phuơ thơc vađo viïơc v truơ trûúâc giíy ăíìu tiïn cô ăùỉng hûúâng vađ ăưìng tđnh hay khưng, cô l, trûđ băn thín t sưị photon trïn haơt haơt nhín) Viïơc nađy giưịng nhû thïí mươt bûơa tiïơc ặúơc chín bõ ríịt cíín thíơn - câc chíịt tûúi nhíịt, gia võ choơn cíín thíơn nhíịt, rûúơu ngon nhíịt - rưìi laơi ặúơc ăùơt tíịt vađo mươt nưìi lúân ăïí ặúơc ăun sưi vađi giúđ Khô mađ biïịt ặúơc - duđ baơn lađ ngûúđi sađnh ùn nhíịt - baơn ă ặúơc doơn môn ùn gị

hûúãng trûúác pht, thúâi gian cêìn cho mưåt sống ài vúái vêån tưëc ấnh sấng tûâ mùåt trúâi àïën quẫ àêët Àêy khưng phẫi lâ mưåt sống ấnh sấng, mưåt sống ca nhûäng trûúâng àiïån vâ tûâ dao àưång, mâ lâ mưåt sống hêëp dêỵn, àố sûå dao àưång lâ úã trûúâng hêëp dêỵn Cng nhû àưëi vúái cấc sống àiïån tûâ ta gưåp chung cấc sống hêëp dêỵn úã mổi bûúác sống dûúái danh tûâ “bûác xẩ hêëp dêỵn”

Bûâc xaơ híịp díỵn tûúng tâc vúâi víơt chíịt ýịu hún nhiïìu so vúâi bûâc xaơ ăiïơn tûđ hóơc că so vúâi neutrino (vị l ăoâ, duđ ta tin tûúêng coâ lyâ vađo cú súê ca viïơc tưìn taơi bûâc xaơ híịp díỵn, nhûơng cưị gùưng lúân nhíịt cho ăïịn ă khưng ăaơt ặúơc kïịt quă lađ phât hiïơn sông híịp díỵn tûđ bíịt kyđ ngìn nađo) Bûâc xaơ híịp díỵn ăô ă phăi tûđ b cín bùìng nhiïơt vúâi câc thađnh phíìn khâc ca v truơ sú khai - thûơc nhiïơt ăươ khoăng 10 m ím 32 K Tûđ ăô nhiïơt ăươ hiïơu duơng ca bûâc xaơ híịp díỵn quă lađ ă giăm t lïơ nghõch vúâi kđch thûúâc ca v truơ Ăô chđnh lađ ắnh lơt giăm mađ nhiïơt ăươ ca câc thađnh phíìn cođn laơi ca v truơ tn theo trûđ sûơ hy câc cùơp quark - phăn quark vađ lepton - phăn lepton chûâ khưng phăi bûâc xaơ híịp díỵn, ă nung nông phíìn cođn laơi ca v truơ Cho nïn, v truơ hiïơn phăi chûâa mươt bûâc xaơ híịp díỵn úê mươt nhiïơt ăươ gíìn bùìng nhûng bê hún mươt t so vúâi nhiïơt ăươ ca câc neutrino vađ photon - cô thïí khoăng K Sûơ phât hiïơn bûâc xaơ ăô s lađ mươt quan sât trûơc tiïịp thúđi ăiïím xûa nhíịt ca lõch sûê v truơ mađ víơt l l thịt hiïơn cô thïí nghơ ăïịn Tiïịc thay khưng cô mươt cú may bê nhíịt nađo ăïí phât hiïơn mươt phưng bûâc xaơ híịp díỵn 1K mươt tûúng lai nhịn trûúâc ặúơc

Nhúâ mưåt l thuët cố tđnh suy àoấn cao àưå ta cố thïí ngoẩi suy lõch sûã v tr trúã li àïën mưåt thúâi àiïím mêåt àưå vư hẩn Nhûng viïåc nây chûa lâm cho chng ta thỗa mận Chng ta tûå nhiïn mën biïët cấi gị àậ tưìn tẩi trûúác lc àố, trûúác bùỉt àêìu giận núã vâ ngåi ài

Tuy nhiïn, duđ chng ta khưng biïịt rùìng nô cô thíơt, thị đt nhíịt vïì mùơt lưgic cô thïí ă cô mươt lc bùưt ăíìu, vađ băn thín thúđi gian khưng cô nghơa gị trûúâc lc ăô Chng ta tíịt că ăïìu quen vúâi nghơ vïì mươt nhiïơt ăươ khưng tơt ăưịi Khưng thïí lađm laơnh bíịt cûâ víơt gị dûúâi ím 273,16 ăươ C, khưng phăi vị viïơc nađy quâ khô, hóơc búêi vị chûa nghơ ăïịn mươt t laơnh ă tađi tịnh mađ lađ búêi vị nhûơng nhiïơt ăươ thíịp hún ăươ khưng tơt ăưịi khưng cô nghơa - ta khưng thïí cô đt nhiïơt hún lađ khưng cô cht nhiïơt nađo Cng nhû víơy, cô l ta phăi quen vúâi nghơ mươt thúđi gian bùìng khưng tơt ăưịi - mươt thúđi ăiïím quâ khûâ mađ trûúâc ăô vïì ngn tùưc khưng thïí vaơch bíịt cûâ chỵi nhín quă nađo Víịn ăïì chûa ặúơc giăi ăâp vađ cô thïí mi mi víỵn khưng ặúơc giăi ăâp

Ăưịi vúâi tưi, ăiïìu tha mn nhíịt cô ặúơc tûđ câc líơp lơn trïn vïì v truơ lc thíơt sú khai lađ sûơ tûúng ặúng cô thïí cô giûơa lõch sûê v truơ vađ cú cíịu lưgic ca nô Tûơ nhiïn ngađy “phư bađy” nhiïìu haơt vađ loaơi tûúng tâc khâc Nhûng mađ ta ă hoơc câch nhịn dûúâi tđnh ăa daơng ăô, cưị coi câc haơt vađ tûúng tâc khâc nhû lađ câc mùơt ca mươt l thịt trûúđng hiïơu chín thưịng nhíịt ăún giăn V truơ hiïơn laơnh ăïịn mûâc câc tđnh ăưịi xûâng giûơa nhûơng haơt vađ tûúng tâc khâc ă bõ lu múđ vị mươt kiïíu ăưng ăùơc, chng khưng xịt hiïơn nhûơng hiïơn tûúơng bịnh thûúđng, mađ phăi ặúơc biïíu diïỵn bùìng toân hoơc, câc l thịt trûúđng hiïơu chín ca chng ta Câi mađ ta lađm bíy giúđ nhúđ toân hoơc ă ặúơc lađm v truơ thíơt sú khai nhúđ nhiïơt - câc hiïơn tûúơng víơt l thïí hiïơn mươt câch trûơc tiïịp tđnh ăún giăn cú băn ca tûơ nhiïn Nhûng khưng mươt cô mùơt lc ăô ăïí thíịy ăiïìu nađy

Cođn cô thïí ặa sûơ tûúng tûơ ăi xa hún nûôa Nhû moơi ngûúđi biïịt, nûúâc ăưng laơi nô thûúđng khưng taơo mươt tinh thïí nûúâc ăâ hoađn hăo, mađ lađ mươt câi gị cođn phûâc taơp hún nhiïìu: mươt traơng thâi hưỵn ăươn ca câc miïìn (ăưmen) tinh thïí ặúơc ngùn câch búêi nhûơng sai hng tinh thïí ă moơi kiïíu V truơ ă ăưng laơi thađnh nhûơng miïìn chùng?

thâi hưỵn ăươn ca câc miïìn (ăưmen) tinh thïí ặúơc ngùn câch búêi nhûơng sai hng tinh thïí ă moơi kiïíu V truơ ă ăưng laơi thađnh nhûơng miïìn chùng? Chng ta ă sưịng mươt miïìn mađ úê ăô tđnh ăưịi xûâng giûơa câc tûúng tâc ýịu vađ ăiïơn tûđ ă bõ phâ vúơ theo mươt câch ăùơc biïơt, vađ cô thïí lc nađo ăô ta khâm phâ nhûơng miïìn khâc hay chùng?

Cho ăïịn trđ tûúêng tûúơng ca ta ă ặa ta luđi laơi möơt nhiïơt ăöơ 3000 triïơu triïơu ăöơ vađ ta ă nôi ăïịn câc tûúng tâc maơnh, ýịu vađ ăiïơn tûđ Cođn vïì mươt loaơi tûúng tâc troơng ýịu víơt l, câc tûúng tâc híịp díỵn thị sao? Lûơc híịp díỵn cưị nhiïn ă ăông mươt vai trođ quan troơng cíu chơn ca chng ta, vị nô chi phưịi quan hïơ giûơa míơt ăươ v truơ vađ tưịc ăươ gin núê ca nô Tuy nhiïn, lûơc híịp díỵn ă khưng ặúơc thíịy lađ cô mươt tâc ăương nađo trïn câc tđnh chíịt nươi taơi ca bíịt kyđ phíìn nađo ca v truơ sú khai Ăô lađ vị sûâc ýịu hïịt mûâc ca lûơc híịp díỵn: chùỉng haơn, lûơc híịp díỵn giûơa electron vađ proton mươt ngn tûê hyăro bê hún lûơc ăiïơn 10 m 39 líìn

(Mửồt bựỗng chỷỏng cuóa sỷồ yùởu ỳỏt cuóa lỷồc hêëp dêỵn cấc quấ trịnh v tr lâ quấ trịnh sẫn hẩt cấc trûúâng hêëp dêỵn Leonard Parker ỳó trỷỳõng aồi hoồc Wisconsin aọ nùu rựỗng cấc hiïåu ûáng “thy triïìu” ca trûúâng hêëp dêỵn ca v tr àậ lúán úã mưåt thúâi àiïím khoẫng mưåt phêìn triïåu triïåu triïåu triïåu giêy(10 m êm 24 giêy) sau lc bùỉt àêìu, àïí tẩo nhûäng cùåp hẩt - phẫn hẩt tûâ khưng gian trưëng rưỵng Tuy nhiïn, lûåc hêëp dêỵn úã nhûäng nhiïåt àưå àố cng àậ ëu àïën nưỵi sưë cấc hẩt sẫn nhû vêåy àống gốp mưåt cấch khưng àấng kïí vâo sưë caỏc haồt aọ coỏ mựồt cờn bựỗng nhiùồt)

thađnh lúân ăïịn mûâc câc lûơc híịp díỵn giûơa chng trúê thađnh maơnh bùìng bíịt cûâ lûơc nađo khâc Ta cô thïí ûúâc tđnh rùìng traơng thâi ăô ă ăaơt ặúơc úê mươt nhiïơt ăươ khoăng 100 triïơu triïơu triïơu triïơu triïơu ăươ /(10 m 32 K)

ÚÊ nhiïơt ăươ ăô, moơi ăiïìu kyđ laơ ă cô thïí xăy Khưng nhûơng câc lûơc híịp díỵn ă maơnh vađ sûơ taơo haơt câc trûúđng híịp díỵn ă khíịm khâ - mađ tûúêng vïì “haơt” cô thïí ă khưng cô bíịt cûâ nghơa gị “Chín trúđi”, khoăng câch mađ bïn ngoađi nô ta khưng thïí nhíơn ặúơc mươt tđn hiïơu gị lc ăô cô thïí gíìn hún mươt bûúâc sông ca mươt haơt ăiïín hịnh úê cín bùìng nhiïơt Nôi mươt câch khưng chùơt ch lùưm, lc ăô mưỵi haơt cô thïí lađ lúân bùìng că v truơ quan sât ặúơc !

Ta khưng biïịt ă r vïì băn chíịt lûúơng tûê ca lûơc híịp díỵn duđ ăïí suy lơn mươt câch thưng minh vïì lõch sûê v truơ trûúâc thúđi ăiïím ăô Ta cô thïí ûúâc lûúơng thư thiïín rùìng nhiïơt ăươ 10 m 32 K ăaơt ặúơc vađo khoăng 10 m ím 43 giíy sau lc bùưt ăíìu, nhûng khưng thíịy r lùưm lađ sûơ ûúâc lûúơng ăô cô nghơa gị khưng Nhûng mùơc díìu câc mađn che khâc ă ặúơc kêo ăi, víỵn cođn laơi mươt mađn che úê mươt nhiïơt ăươ 10 m 32 K, chùưn khưng cho ta nhịn vïì câc thúđi ăiïím sú khai nhíịt

Tuy nhiïn, khưng cô mươt sûơ khưng chùưc chùưn nađo sưị ăô lađ quan troơng ăưịi vúâi thiïn vùn hoơc vađo nùm 1976 Lyâ lađ sịt că giíy ăíìu tiïn v truơ chùưc ă úê mươt traơng thâi cín bùìng nhiïơt, ăô sưị lûúơng vađ sûơ phín bưị câc haơt, kïí că neutrino, ặúơc xâc ắnh búêi câc ắnh lơt ca cú hoơc thưịng kï, chûâ khưng phăi búêi câc chi tiïịt ca lõch sûê trûúâc ăô ca chng

thíơn nhíịt, rûúơu ngon nhíịt - rưìi laơi ặúơc ăùơt tíịt vađo mươt nưìi lúân ăïí ặúơc ăun sưi vađi giúđ Khoâ mađ biïịt ặúơc - duđ baơn lađ ngûúđi sađnh ùn nhíịt - baơn ă ặúơc doơn môn ùn gị

Cô thïí cô mươt ngoaơi lïơ Hiïơn tûúơng híịp díỵn, nhû hiïơn tûúơng ăiïơn tûđ, cô thïí ặúơc thïí hiïơn dûúâi daơng sông cng nhû dûúâi daơng tâc duơng tơnh qua khoăng câch quen thơc hún Hai electron úê traơng thâi nghó s ăííy vúâi mươt lûơc tơnh ăiïơn phuơ thơc vađo khoăng câch giûơa chng, nhûng nïịu ta lùưc túâi lùưc lui mươt electron, thị electron s khưng căm thíịy bíịt cûâ sûơ thay ăưíi nađo lûơc tâc ăương lïn nô cho ăïịn cô ă thúđi gian cho câc tin tûâc vïì sûơ thay ăưíi khoăng câch ặúơc mang búêi mươt sông ăiïơn tûđ tûđ haơt nađy qua haơt khâc Khưng cíìn phăi nôi lađ câc sông nađy lan trìn vúâi víơn tưịc ânh sâng - chng lađ ânh sâng, rùìng khưng nhíịt thiïịt lađ ânh sâng thíịy ặúơc Cng nhû víơy, nïịu mươt ngûúđi khưíng lưì cô âc lùn mùơt trúđi qua laơi, ta úê trïn mùơt ăíịt s khưng căm thíịy ănh hûúêng trûúâc tâm pht, thúđi gian cíìn cho mươt sông ăi vúâi víơn tưịc ânh sâng tûđ mùơt trúđi ăïịn quă ăíịt Ăíy khưng phăi lađ mươt sông ânh sâng, mươt sông ca nhûơng trûúđng ăiïơn vađ tûđ dao ăương, mađ lađ mươt sông híịp díỵn, ăô sûơ dao ăương lađ úê trûúđng híịp díỵn Cng nhû ăưịi vúâi câc sông ăiïơn tûđ ta gươp chung câc sông híịp díỵn úê moơi bûúâc sông dûúâi danh tûđ “bûâc xaơ híịp díỵn”

phât hiïơn bûâc xaơ ăô s lađ mươt quan sât trûơc tiïịp thúđi ăiïím xûa nhíịt ca lõch sûê v truơ mađ víơt l l thịt hiïơn cô thïí nghơ ăïịn Tiïịc thay khưng cô mươt cú may bê nhíịt nađo ăïí phât hiïơn mươt phưng bûâc xaơ híịp díỵn 1K mươt tûúng lai nhịn trûúâc ặúơc

Nhúâ mưåt l thuët cố tđnh suy àoấn cao àưå ta cố thïí ngoẩi suy lõch sûã v tr trúã li àïën mưåt thúâi àiïím mêåt àưå vư hẩn Nhûng viïåc nây chûa lâm cho chng ta thỗa mận Chng ta tûå nhiïn mën biïët cấi gị àậ tưìn tẩi trûúác lc àố, trûúác bùỉt àêìu giận núã vâ ngåi ài

Mươt khă nùng lađ ă khưng lc nađo thûơc sûơ cô mươt traơng thâi vư haơn Sûơ gin núê hiïơn ca v truơ cô thïí ă bùưt ăíìu úê cuöịi möơt giai ăoaơn co laơi trûúâc kia, míơt ăươ v truơ ă ăaơt ặúơc mươt trõ sưị ríịt cao nhûng hûơu haơn Tưi s nôi mươt đt vïì khă nùng nađy chûúng sau

Tuy nhiïn, duđ chng ta khưng biïịt rùìng nô cô thíơt, thị đt nhíịt vïì mùơt lưgic cô thïí ă cô mươt lc bùưt ăíìu, vađ băn thín thúđi gian khưng cô nghơa gị trûúâc lc ăô Chng ta tíịt că ăïìu quen vúâi nghơ vïì mươt nhiïơt ăươ khưng tơt ăưịi Khưng thïí lađm laơnh bíịt cûâ víơt gị dûúâi ím 273,16 ăươ C, khưng phăi vị viïơc nađy quâ khô, hóơc búêi vị chûa nghơ ăïịn mươt t laơnh ă tađi tịnh mađ lađ búêi vị nhûơng nhiïơt ăươ thíịp hún ăươ khưng tơt ăưịi khưng cô nghơa - ta khưng thïí cô đt nhiïơt hún lađ khưng cô cht nhiïơt nađo Cng nhû víơy, cô l ta phăi quen vúâi nghơ mươt thúđi gian bùìng khưng tơt ăưịi - mươt thúđi ăiïím quâ khûâ mađ trûúâc ăô vïì ngn tùưc khưng thïí vaơch bíịt cûâ chỵi nhín quă nađo Víịn ăïì chûa ặúơc giăi ăâp vađ cô thïí mi mi víỵn khưng ặúơc giăi ăâp

PHấèN KẽậT: VIẽẻN CANH TRC MặT

Vuọ truồ chùỉc sệ côn tiïëp tc giận núã mưåt thúâi gian nûäa Vïì sưë phêån ca nố sau àố, mư hịnh chín cho mưåt lúâi tiïn àoấn mú hưì: nố ph thåc hoân toân vâo viïåc mêåt àưå v tr bế hún hay lúán hún mưåt giấ trõ túái hẩn nâo àố

Nhû ta àậ thêëy úã chûúng II, nïëu mêåt àưå v tr bế hún mêåt àưå túái hẩn thị lc àố v tr lâ vư hẩn vâ sệ mậi mậi giận núã Con chấu chng ta, nïëu lc àố cố, sệ thêëy nhûäng phẫn ûáng nhiïåt hẩch ài àïën kïët thc chêìm chêåm têët cẫ cấc vị sao, àïí lẩi úã sau nhûäng loẩi tro bi khấc nhau; nhûäng ln àen, nhûäng nútron, cố thïí cẫ nhûäng lưỵ àen Cấc hânh tinh cố thïí tiïëp tc quay trïn qu àẩo chêåm dêìn ài mưåt đt chng bûác xẩ sống hêëp dêỵn, nhûng khưng nâo nghó sau mưåt thúâi gian hûäu hẩn Nhiïåt àưå nhûäng phưng bûác xẩ vâ neutrino v tr sệ tiïëp tc hẩ t lïå nghõch vúái kđch thûúác ca v tr, nhûng chng khưng thïí mêët ài; bêy giúâ ta cố thïí phất hiïån phưng bûác xẩ cûåc ngùỉn K

Mùơt khâc nïịu míơt ăươ v truơ lúân hún giâ trõ túâi haơn thị ăô v truơ lađ hûơu haơn vađ sûơ gin núê ca nô s mươt lc nađo ăô kïịt thc, vađ ặúơc thay bùìng mươt sûơ co ngađy cađng maơnh Nïịu chùỉng haơn, míơt ăươ v truơ gíịp ăưi giâ trõ túâi haơn ca nô vađ nïịu giâ trõ ăang ặúơc cưng nhíơn hiïơn ca hùìng sưị Hubble (15 km mưỵi giíy cho mưỵi triïơu nùm ânh sâng) lađ ăng thị ăô v truơ cho ăïịn bíy giúđ cô tíi lađ 10000 triïơu nùm; nô s tiïịp tuơc gin núê 50000 triïơu nùm nûơa vađ sau ăô bùưt ăíìu co laơi (xem hịnh bưịn) Sûơ co ăng lađ sûơ gin núê theo chiïìu ngûúơc laơi: sau 50000 triïơu nùm, v truơ s líịy laơi kđch thûúâc hiïơn vađ sau 10000 triïơu nùm nûơa sau ăô nô s ăïịn gíìn mươt traơng thâi kyđ dõ cô míơt ăươ vư haơn

chùưc ăaô ặúơc bûâc xaơ úê mươt thúđi ăiïím v truơ lúân hún so vúâi aânh saâng ăoâ ặúơc quan saât, ăoâ noâ ặúơc quan sât, ânh sâng nađy s cô v nhû dõch chín vïì phđa ăíìu bûúâc sông ngùưn ca phưí, nghơa lađ vïì phđa xanh Mùơt khâc, ânh sâng tûđ nhûơng víơt ríịt lađ xa s phăi ặúơc bûâc xaơ úê mươt thúđi kyđ v truơ ăang cođn nhûơng giai ăoaơn ăíìu ca sûơ gin núê ca nô, v truơ cođn bê hún so vúâi ânh sâng ặúơc quan sât, ăô nô ặúơc quan sât, ânh sâng ăô cô v nhû dõch chín vïì phđa câc bûúâc sông dađi ca phưí, nghơa lađ vïì phđa ă

Nhiïåt àưå ca cấc phưng photon vâ neutrino v tr sệ hẩ xëng, rưìi sau àố tùng lïn v tr giận núã rưìi co lẩi, ln ln t lïå nghõch vúái kđch thûúác ca v tr Nïëu mêåt àöå vuä truå hiïån gêëp àöi trõ sưë túái hẩn ca nố, thị àố cấc tđnh toaỏn cuóa ta roọ rựỗng vuọ truồ luỏc lỳỏn nhêët sệ àng gêëp àưi bêy giúâ, nhû vêåy nhiïåt ửồ phửng soỏng cỷồc ngựổn luỏc oỏ seọ uỏng bựỗng mưåt nûãa giấ trõ K hiïån nay, hóåc khoẫng 1,5 K Sau àố v tr bùỉt àêìu co lẩi vâ nhiïåt àưå bùỉt àêìu tùng lïn

ăô electron vađ pưzitron s ặúơc taơo nïn vúâi sưị lûúơng lúân nhûơng va chaơm photon - photon, vađ phưng neutrino vađ phăn neutrino v truơ s trúê laơi cín bùìng nhiïơt vúâi v truơ cođn laơi

Ta cô thïí nađo ặa cíu chơn bìn t nađy sịt cho ăïịn kïịt thc, ăïịn mươt traơng thâi míơt ăươ vađ nhiïơt ăươ vư haơn khưng? Thúđi gian cô thïí nađo dûđng laơi khoaêng phuât sau nhiïơt ăươ ăaơt mươt nghịn triïơu ăươ khưng? R rùìng ta khưng thïí chùưc Moơi sûơ khưng chùưc mađ ta gùơp phăi úê chûúng trûúâc, thị khăo sât t mó phíìn trùm giíy ăíìu tiïn, s quay laơi ăïí lađm cho ta bùn khón ta nhịn vađo phíìn trùm giíy cịi cuđng Trûúâc hïịt, toađn bươ v truơ ăô phăi ặúơc mư tă theo ngưn ngûơ cú hoơc lûúơng tûê úê nhûơng nhiïơt ăươ trïn 100 triïơu triïơu triïơu triïơu ăươ (10 m 32 K), vađ khưng cô mươt niïơm nađo vïì viïơc gị xăy lc ăô Ngoađi ra, nïịu v truơ khưng thíơt ăưìng tđnh vađ ăùỉng hûúâng (xem cịi chûúng V), thị toađn bươ cíu chơn ca ta míịt hïịt că nghơa tûđ líu trûúâc ta gùơp phăi nhûơng víịn ăïì ca v truơ hoơc lûúơng tûê

Tûđ câc sûơ khưng chùưc nađy mươt sưị nhađ v truơ hoơc rt mươt hy voơng nađo ăô Cô thïí lađ v truơ s trăi qua mươt kiïíu “năy bíơt” v truơ vađ s bùưt ăíìu gin núê laơi Trong Edda, sau tríơn cịi cuđng giûơa câc thíìn vađ nhûơng ngûúđi khưíng lưì úê Rangorak, quă ăíịt bõ lûêa vađ nûúâc phâ hy nhûng nûúâc ruât lui, caâc ngûúđi cuêa Thor tûđ ắa nguơc laơi tiïịn lïn mang theo buâa cuêa cha vađ că thïị giúâi laơi bùưt ăíìu mươt líìn nûơa Nhûng nïịu v truơ quă thûơc s gin núê laơi, sûơ gin núê ca nô s chíơm díìn mươt líìn nûơa vađ sau ăô s cô mươt sûơ co heơp, kïịt thc bùìng mươt Rangorak v truơ khâc, rưìi laơi cô mươt líìn năy bíơt khâc nûơa, vađ nhû víơy tiïịp tuơc mi mi

ta cố thïí tûúãng tûúãng mưåt chûúng trịnh khưng chêëm dûát giận núã mâ khưng cố lc bùỉt àêìu nâo

Mươt sưị nhađ v truơ hoơc bõ híịp díỵn vïì mùơt triïịt hoơc búêi mư hịnh dao ăương, ăùơc biïơt vị, nhû mư hịnh traơng thâi dûđng, nô trânh mươt câch khưn khêo víịn ăïì “phât sinh trúđi ăíịt” Nhûng nô gùơp mươt khô khùn l thịt lúân Trong mưỵi chu kyđ t sưị photon trïn haơt haơt nhín (hóơc, chđnh xâc hún, entropi cho mưỵi haơt haơt nhín) ặúơc tùng lïn cht đt mươt loaơi ma sât (goơi lađ “ăươ nhúât khưịi”) v truơ gin núê vađ co heơp Vúâi sûơ hiïíu biïịt hiïơn cuêa ta, v truơ lc ăô s bùưt ăíìu mưỵi chu kyđ múâi vúâi mươt t sưị photon trïn haơt haơt nhín múâi, húi lúân hún trûúâc Cho ăïịn tó sưị ăô lúân nhûng khưng phăi vư haơn, cho nïn khô mađ thíịy v truơ ă trăi qua trûúâc ăô mươt söị chu kyđ vö haơn nhû thïị nađo

Tuy nhiïn, moơi víịn ăïì ăô cô thïí giăi qịt, vađ duđ mư hịnh v truơ hoơc nađo ăô t ta ăng ăùưn, thị cng khưng lađm cho ta an tím lùưm Ăưịi vúâi ngûúđi, gíìn nhû khô lođng tin rùìng chng ta cô mươt mưịi liïn hïơ ăùơc biïơt gị ăô vúâi v truơ, rùìng ăúđi sưịng loađi ngûúđi khưng phăi chó lađ mươt kïịt quă tíịt nhiïn hađi hûúâc ca mươt chỵi tai naơn kêo lui dađi ăïịn ba pht ăíìu tiïn, mađ rùìng chng ta ă ặúơc taơo nïn mươt câch nađo ăô tûđ lc ăíìu tiïn Trong viïịt ăiïìu nađy tưi ăang úê trïn mươt chiïịc mây bay cao 30 000 fut, bay trïn bíìu trúđi Wyoming tûđ San Francisco vïì nhađ úê Boston Phđa dûúâi mùơt ăíịt xem ríịt mïìm vađ dïỵ chõu, cô nhûơng ăâm míy mûúơt mađ úê chưỵ nađy chưỵ noơ, tịt nhơm hưìng mùơt trúđi moơc, nhûơng ặúđng thùỉng tùưp trïn ăíịt nûúâc tûđ thađnh phưị nađy ăïịn thađnh phưị Ríịt khô nhíơn rùìng tíịt că nhûơng câi ăô chó lađ mươt phíìn nh bê ca mươt v truơ cûơc kyđ khưng thín thiïơn Laơi cođn khô nhíơn thûâc hún nûơa rùìng v truơ hiïơn ă tiïịn hôa tûđ mươt ăiïìu kiïơn sú khai khưng bịnh thûúđng mươt câch khưng tă nưíi vađ ặâng trûúâc möơt sûơ huêy diïơt tûúng lai laơnh vơnh viïỵn hóơc nông khưng chõu ặúơc V truơ cađng thíịy lađ dïỵ hiïíu bao nhiïu thị laơi hịnh nhû cađng vư nghơa bíịy nhiïu

khưng bùìng lođng vúâi viïơc tûơ an i mịnh vúâi nhûơng cíu chơn vïì câc thíìn vađ nhûơng ngûúđi khưíng lưì, hóơc tíơp trung suy nghơ ca mịnh vađo nhûơng cíu chơn ăúđi sưịng hađng ngađy; hoơ cng chïị taơo nhûơng kđnh thiïn vùn, nhûơng vïơ tinh nhín taơo vađ nhûơng mây gia tưịc, vađ ngưìi úê bađn giíịy sịt hađng giúđ ăïí xûê l nghơa ca câc sưị liïơu mađ hoơ thu thíơp ặúơc Sûơ cưị gùưng hiïíu vïì v truơ lađ mươt ríịt đt câi lađm cho ăúđi sưịng ngûúđi ặúơc níng lïn cao hún trịnh ăươ ca mươt h kõch, vađ cho nô mươt phíìn nađo dâng ăeơp ca mươt bi kõch

Cấc bẫng

Bảng Tính chất số hạt

Tñnh chíịt ca mươt sưị haơt cú băn “Nùng lûúơng nghó” lađ nùng lûúơng ặúơc giăi phông nïịu toađn bươ khưịi lûúơng cuêa haơt ặúơc chuýín thađnh nùng lûúơng

“Nhiïåt ửồ ngỷỳọng laõ nựng lỷỳồng nghú chia cho hựỗng sửở Boltzmann; nố lâ nhiïåt àưå mâ trïn àố mưåt hẩt cố thïí tẩo nïn tûå tûâ bûác xẩ nhiïåt

“Sưị hiïơu duơng ca loaơi” cho sûơ ăông gôp tó ăưịi ca mưỵi loaơi haơt vađo nùng lûúơng toađn phíìn, âp sịt vađ entrưpi, úê nhûơng nhiïơt ăươ ríịt cao hún nhiïơt ăươ ngûúơng Sưị ăô ặúơc viïịt nhû lađ tđch ca ba thûđa sưị: thûđa sưị ăíìu lađ hay tuyđ theo haơt cô hóơc khưng cô mươt phăn haơt khâc vúâi nô; thûđa sưị thûâ hai lađ sưị hûúâng cô thïí cô ca spin ca haơt, thûđa söị cuöịi lađ 7/8 hay lađ theo haơt cô tn theo ngn l loaơi trûđ Pauli hay khưng “Thúđi gian sưịng trung bịnh” lađ thúđi gian trung bịnh mađ haơt sưịng sôt trûúâc nô chõu mươt sûơ phín r phông xaơ thađnh nhûơng haơt khâc

Bảng Tính chất vài loại xạ

ăô lađ mươt bûâc xaơ cûơc ngùưn; nùng lûúng phưton ặúơc giăi phông mươt haơt nhín trăi qua mươt sûơ biïịn ăưíi phông xaơ thûúđng lađ vađo khoăng mươt triïơu ïlectron — vưn, nhû víơy ăô lađ mươt tia ³ ; vađ bïì mùơt mùơt trúđi úê nhiïơt ăươ 5800 K, nhû víơy mùơt trúđi phât ânh sâng thíịy ặúơc) Cưị nhiïn, câc sûơ phín chia giûơa câc loaơi bûâc xaơ khưng phăi lađ hoađn toađn tâch baơch, vađ khưng cô mươt sûơ thoă thơn chung nađo vïì câc khoăng bûúâc sông khâc

Tûâ vûång

Angstrom mưåt phêìn trùm triïåu xentimet (10 muä êm 8) Kyá

hiïơu 0A Kđch thûúâc ngn tûê ăiïín hịnh lađ vađi angstrom Bûúâc sông ânh sâng thíịy ặúơc ăiïín hịnh lađ vađi nghịn angstrom

Andromeda (Tinh vên tiïn nûä) Thiïn hâ lúán gêìn ta nhêët Nố cố hịnh xóỉn ưëc, chûáa khoẫng x 10 m 11 khưëi lûúång mùåt trúâi Ghi lâ M31 catalư ca Messier, vâ NGC 224 “Catalư tưíng quất múái”

Baryon Mưåt loẩi hẩt tûúng tấc mẩnh gưìm nútron, photon vâ cấc hầron khưng bïìn gổi lâ hyperon Sưë baryon lâ tưíng sưë baryon cố mùåt mưåt hïå trûâ ài tưíng sưë phẫn baryon

Bûâc xaơ hưìng ngoaơi Sông ăiïơn tûđ cô bûúâc sông giûơa khoăng 0,0001 cm vađ 0,01 cm (mûúđi nghịn ăïịn mươt triïơu angstrom), trung gian giûơa ânh sâng thíịy ặúơc vađ bûâc xaơ cûơc ngùưn Câc víơt úê nhiïơt ăươ phođng bûâc xaơ ch ýịu sông hưìng ngoaơi

Bûâc xaơ tûê ngoaơi Soâng ăiïơn tûđ vúâi bûúâc sông tûđ 10 m ím cm ăïịn x 10 muô cm (10 ăïịn 2000 angstrom), trung gian giûơa ânh sâng thíịy ặúơc vađ tia X

Bûác xẩ vêåt àen Bûác xẩ vúái mưåt mêåt àưå nùng lûúång khưng àưíi mưỵi khoẫng bûúác sống, nhû bûác xẩ phất tûâ mưåt vêåt nung nống hêëp th hoân toân Bûác xẩ mổi trẩng thaỏi cờn bựỗng nhiùồt laõ bỷỏc xaồ vờồt en

Bûúâc sông Khoăng câch giûơa hai ẳnh sông Ăưịi vúâi sông ăiïơn tûđ cô thïí ắnh nghơa bûúâc sông lađ khoăng câch giûơa hai ăiïím mađ úê ăô moơi thađnh phíìn ca vectú trûúđng ăiïơn hóơc tûđ cô giâ trõ cỷc

Cờn bựỗng nhiùồt Mửồt traồng thaỏi àố hẩt ài vâo mưåt khoẫng vêån tưëc, spin, v.v naõo oỏ uỏng cờn bựỗng vỳỏi tyó sửở chng rúâi khoẫng àố Nïëu àïí khưng bõ nhiïỵu loẩn àïën mưåt thúâi gian lêu, thị bêët cûá mưåt hïå vêåt l nâo mưåt lc nâo àố cng sệ ùởn gờỡn mửồt traồng thaỏi cờn bựỗng nhiùồt

Chớn trúđi Trong v truơ hoơc, khoăng câch mađ ngoađi ăô khưng mươt tđn hiïơu ânh sâng nađo cô thïí cô cú hươi ăïịn ặúơc chưỵ ta Nïịu v truơ cô mươt tíi xâc ắnh, thị khoăng câch ăïịn chín trúđi lađ vađo cúơ tíi ăô nhín vúâi víơn tưịc ânh sâng

Chín ăương riïng Sûơ dõch chín võ trđ câc thiïn thïí trïn bíìu trúđi chín ăương ca chng vng gôc vúâi ặúđng nhịn Thûúđng ăo theo giíy cung mưỵi nùm

Chuín pha Sûå chuín àưåt ngưåt ca mưåt hïå tûâ mưåt cêëu hịnh nây àïën mưåt cêëu hịnh khấc, thûúâng vúái mưåt sûå thay àưíi vïì àưëi xûáng Vđ d: sûå nống chẫy, sûå sưi, vâ sûå chuín tûâ tđnh dêỵn bịnh thûúâng qua tđnh siïu dêỵn

Cú hoơc lûúơng tûê L thịt víơt l cú băn, phât triïín nhûơng nùm 1920 nhû lađ sûơ thay thïị cú hoơc cưí ăiïín ÚÊ ăíy sông vađ haơt lađ hai mùơt ca cuđng mươt thûơc thïí cú băn Haơt liïn kïịt vúâi mươt sông cho trûúâc lađ lûúơng tûê ca nô Câc traơng thâi ca nhûơng hïơ liïn kïịt nhû ngn tûê hay phín tûê chó chiïịm nhûơng mûâc nùng lûúơng r rïơt nađo ăô, nùng lûúơng ặúơc xem lađ bõ lûúơng tûê hoaâ

Dõch chín ă Sûơ dõch chín ca câc vaơch phưí vïì phđa câc bûúâc sông dađi hún hiïơu ûâng Doppler ăưịi vúâi mươt ngìn ăi xa ta Trong v truơ hoơc lađ sûơ dõch chín quan sât ặúơc ca câc vaơch phưí ca nhûơng thiïn hađ xa bïì phđa bûúâc sông dađi Khi biïíu diïỵn nhû mươt ăươ tùng tó ăưịi ca bûúâc sông, nô ặúơc kyâ hiïơu lađ z

Dõch chuyïín xanh Sûå dõch chuín ca cấc vẩch phưí vïì phđa bûác sống ngùỉn hún hiïåu ûáng Doppler àưëi vúái mưåt ngìn ài túái ta

Ăùỉng hûúâng Mươt tđnh chíịt ặúơc thûđa nhíơn ca v truơ, mađ ăưịi vúâi mươt ngûúđi quan sât bíịt kyđ nô ặúơc xem lađ giưịng theo moơi hûúâng

Ăưìng tđnh Mươt tđnh chíịt ặúơc thûđa nhíơn ca v truơ, mađ ăưịi vúâi mươt ngûúđi quan sât bíịt kyđ, úê mươt thúđi ăiïím bíịt kyđ nô ặúơc xem lađ khưng ăưíi

Àưå trûng tuåt àưëi Nùng lûúång toân phêìn mâ mưåt thiïn thïí bûác xẩ mưỵi àún võ thúâi gian

Ăươ trûng biïíu kiïịn Nùng lûúơng toađn phíìn nhíơn ặúơc mươt ăún võ thúđi gian vađ trïn mươt ăún võ diïơn tđch tûđ mươt thiïn thïí

Àútïri Mưåt àưìng võ nùång ca hrư, H m Hẩt nhên ca nố (àútïron) gưìm mưåt prưton vâ mưåt nútron

Ăûúđng ăi (qung ặúđng) tûơ trung bịnh Khoăng câch trung bịnh mađ mươt haơt cho trûúâc ăi ặúơc giûơa nhûơng va chaơm vúâi mưi trûúđng ăô nô chín ăương Thúđi gian tûơ trung bịnh lađ thúđi gian giûơa câc va chaơm

Ec Àún võ nùng lûúång hïå CGS Àưång nùng ca khưëi lûúång ca mưåt gam chuín àưång vúái vêån tưëc cm/s lâ 1/2 ec

Electron Haơt cú băn cô khưịi lûúơng nheơ nhíịt Moơi tđnh chíịt hoâ hoơc ca ngn tûê vađ phín tûê ặúơc xâc ắnh búêi câc tûúng tâc ăiïơn giûơa câc electron vúâi vađ vúâi haơt nhín ngn tûê

Electron — vön Möơt ăún võ nùng lûúơng tiïơn duơng víơt l ngn tûê, bùìng nùng lûúơng mađ möơt ïlectron thu ặúơc ăi qua möơt hiïơu ăiïơn thïị mươt vưn Bùìng 1,60219 x 10 m ím 12 ec

Feynman (giẫn àưì) Cấc giẫn àưì tûúång trûng nhûäng àống gốp khấc vâo xấc sët ca mưåt phẫn ûáng hẩt cú bẫn

Friedmann (mư hịnh) Mư hịnh toấn hổc ca cêëu trc khưng — thúâi gian cuãa vuä truå, cùn cûá trïn thuyïët tûúng àöëi rửồng (khửng coỏ mửồt hựỗng sửở vuọ truồ hoồc) vaõ trïn nguyïn lyá vuä truå hoåc

Haăron Moơi haơt tham gia vađo tûúng taâc maơnh Haăron ặúơc

chia baryon (nhû nútron vaâ proton) tuên theo nguyïn lyá loẩi trûâ Pauli, vâ meson, khưng theo ngun l nây

Hẩt hẩt nhên Cấc hẩt, proton vâ nútron, tịm thêëy hẩt nhên cấc ngun tûã thưng thûúâng Thûúâng goồi ngựổn laõ nuclon

Hựỗng sửở Boltzmann hựỗng sửở cú bẫn ca cú hổc thưëng kï liïn hïå thang nhiïåt àöå vúái nhûäng àún võ nùng lûúång Thûúâng kyá hiùồu laõ k hoựồc kB Bựỗng 1,3806 x 10 muọ 16 ec mưỵi àưå Kelvin, hóåc 0,00008617 electron — vưn cho mưỵi àưå Kelvin

Hùìng sưị cíịu trc tinh tïị Hùìng sưị cú băn khưng thûâ ngn ca víơt lyâ nguýn tûê vađ ăiïơn ăöơng lûơc hoơc lûúơng tûê, ặúơc ắnh nghơa nhû bịnh phûúng ca ăiïơn tđch electron chia cho tđch hùìng sưị Planck vađ víơn tưịc ânh saõng Kyõ hiùu anfa Bựỡng 1/137,036

Hựỗng sửở Newton Hựỗng sửở cỳ baón cuóa caỏc thuyùởt hờởp dờợn cuóa Newton vaâ Einstein, Kyá hiïåu G Trong thuyïët cuãa Newton, lûåc hêëp dêỵn giûäa hai vêåt lâ G nhên vúái tđch ca hai khưëi lûúång chia cho bịnh phûúng khoẫng caỏch giỷọa chuỏng Trong ỳn vừ cuóa hùồ meỏt bựỗng 6,67 x 10 muä êm cm3/gs

lỷỳồng cuóa mửồt photon bựỗng h nhờn vỳỏi vờồn tưëc ấnh sấng chia cho bûúác sống

Hiïån ngỷỳõi ta thỷỳõng duõng hựỗng sửở h hỳn (h gaồch), bựỗng hựỗng sửở Planck chia cho pi

Hựỗng sưë v tr hổc Mưåt sưë hẩng mâ nùm 1917 Einstein thïm vâo cấc phûúng trịnh hêëp dêỵn ca ưng Mưåt sưë hẩng nhû vêåy sệ gêy mưåt lûåc àêíy úã nhûäng khoẫng cấch rêët xa, vâ sệ cêìn cho mửồt vuọ truồ tụnh ùớ cờn bựỗng lỷồc huỏt hêëp dêỵn Hiïån khưng cố l gị àïí cho rựỗng mửồt hựỗng sửở vuọ truồ hoồc nhỷ vờồy tưìn tẩi

Hïli Ngun tưë hoấ hổc nhể thûá hai vâ nhiïìu thûá hai v tr Cố hai àưìng võ bïìn ca hïli lâ He m mâ hẩt nhên cố hai proton vâ hai nútron vâ He m mâ hẩt nhên cố hai proton vâ mưåt nútron Cấc ngun tûã hïli chûáa hai ïlectron ngoâi hẩt nhên

Hiïåu ûáng Doppler Sûå thay àưíi têìn sưë ca mưåt tđn hiïåu, sûå chuín àưång tûúng àưëi giûäa ngìn vâ núi nhêån tđn hiïåu

Hrư Ngun tưë hoấ hổc nhể nhêët vâ nhiïìu nhêët Hẩt nhên ca hrư bịnh thûúâng cố mưåt photon nhêët Côn hai àưìng võ nùång hún, àútïri vâ triti Ngun tûã ca mổi loẩi hrư àïìu gưìm mưåt hẩt nhên hro vâ mưåt electron: cấc ion hrư dûúng khưng cố electron

Ion hrưxyn Ion OH- gưìm cố mưåt ngun tûã ưxy, mưåt

ngun tûã hrư, vâ mưåt electron döi

Kelvin Thang nhiïåt àöå Kelvin, giöëng nhû thang bấch phên,

nhûng vúái àưå khưng tuåt àưëi chûá khưng phẫi àưå khưng ûáng vúái àiïím tan ca nûúác àấ Àiïím nây lâ 273,15 K úã ấp sët mưåt atmưëtphe

Khưëi lûúång Jeans Khưëi lûúång bế nhêët mâ àố lûåc ht hêëp dêỵn cố thïí thùỉng ấp sët vâ sinh mưåt hïå liïn kïët búãi lûåc hêëp dêỵn K hiïåu Mj

Lơt băo toađn Mươt ắnh lơt quy ắnh rùìng tưíng giâ trõ ca mươt ăaơi lûúơng nađo ăô khưng thay ăưíi moơi phăn ûâng

Låt Hubble Hïå thûác giûäa vêån tưëc li xa ca nhûäng thiïn hâ xa vỷõa phaói vaõ khoaóng caỏch tỳỏi chuỏng Hựỗng sửở Hubble lâ t sưë vêån tưëc trïn khoẫng cấch hïå thûác àố, vâ k hiïåu H hay Ho

Låt Rayleigh — Jeans Hïå thûác àún giẫn giûäa mêåt àưå nùng lûúång (trïn mưt khoẫng bûúác sống àún võ) vâ bûúác sống àng cho giúái hẩn bûúác sống dâi ca phên bưë Planck Mêåt àưå nùng lûúång giúái hẩn àố lâ tó lïå vúái nghõch àẫo ca lu thûâa bưën ca bûúác sống

Låt Stefan — Boltzmann Hïå thûác tó lïå thån giûäa mêåt àưå nùng lûúång bûác xẩ vêåt àen vâ lu thûâa bưën ca nhiïåt àưå

Míơt ăươ Sưị lûúơng mươt ăaơi lûúơng nađo ăô ăún võ thïí tđch Míơt ăươ khưịi lûúơng lađ khưịi lûúơng ăún võ thïí tđch; nô thûúđng ặúơc ăún giăn goơi lađ “míơt ăươ” Míơt ăươ nùng lûúơng lađ nùng lûúơng ăún võ thïí tđch: míơt ăươ sưị hóơc míơt ăươ haơt lađ sưị haơt ăún võ thïí tđch

Mêåt àưå túái hẩn Mêåt àöå khöëi lûúång cuãa vuä truå thêëp nhêët hiïån cêìn cho sûå chêëm dûát sûå dận núã ca v tr vâo mưåt lc nâo àố vâ sau àố sệ cố mưåt sûå co tiïëp theo V tr lâ hûäu hẩn vïì khưng gian nïëu mêåt àưå v tr vûúåt mêåt àưå túái hẩn

Meson Mưåt loẩi tûúng tấc mẩnh, bao gưìm meson pi, meson K, meson ro, v v vỳỏi sửở baryon bựỗng khửng;

Meson pi Hầron cố khưëi lûúång bế nhêët Cố ba loẩi, mưåt hẩt àiïån tđch dûúng (Â +), phẫn hẩt ca nố cố àiïån tđch êm (Â -), vâ mưåt phẫn hẩt trung hoâ húi nhể hún (Â 0) Àưi gổi lâ pion

Meson ro Mưåt cấc hầron hïët sûác khưng bïìn phên rậ

thânh meson pi, vúái thúâi gian sưëng trung bịnh 4,4 x 10 m êm 24 giêy

Muon Mưåt hẩt cú bẫn khưng bïìn cố àiïån tđch êm, giưëng nhû electron nhûng nùång hún 207 lêìn K hiïåu µ Àưi gổi lâ meson muy, nhûng khưng tûúng tấc mẩnh nhû nhûäng meson thûåc

Nùm aânh saâng Ăûúđng ăi ca mươt tia sâng mươt nùm

Nùng lûúång nghó Nùng lûúång ca mưåt hẩt khưng chuín

ăương, nô s ặúơc giăi phông nïịu toađn bươ khưịi lûúơng ca haơt cô thïí bõ hu Cho búêi cưng thûâc Einstein E = mc2

Nguyïn lyá loaåi trûâ Pauli Nguyùn lyỏ noỏi rựỗng khửng coỏ hai haồt naõo cuõng mưåt loẩi cố thïí úã àng mưåt trẩng thấi lûúång tûã nhû Baryon vaâ lepton tuên theo nguyïn lyá nây, nhûng photon hóåc meson thị khưng

Ngun l vuọ truồ hoồc Giaó thiùởt cho rựỗng vuọ truồ laõ àùèng hûúáng vâ àưìng tđnh

Ngín hađ Tïn ca dăi ăânh díịu mùơt phùỉng thiïn hađ ca chng ta Ăưi ặúơc duđng ăïí goơi thiïn hađ ca ca chng ta

“Nïìn dên ch hẩt nhên” Thuët cho rựỗng moồi haron ùỡu cỳ baón nhỷ

Nhiïơt ăươ ngûúơng Nhiïơt ăươ mađ trïn nô thị moơi loaơi haơt nađo ăô s ặúơc taơo ríịt nhiïìu búêi bûâc xaơ víơt ăen Nô bùìng khưịi lûúơng haơt nhín vúâi bịnh phûúng víơn tưịc ânh sâng, chia cho hùìng sưị Boltzmann

Nhiïơt ăươ cûơc ăaơi Giúâi haơn trïn ca nhiïơt ăươ vađi l thịt vïì tûúng tâc maơnh Trong câc thịt ăô nô ặúơc ûúâc tđnh bùìng hai triïơu triïơu ăươ Kelvin

Nhiïåt àưå túái hẩn Nhiïåt àưå mâ úã àố xẫy mưåt sûå chuín pha

Neutrino Mưåt hẩt trung hoâ àiïån khưng cố khưëi lûúång chó tham gia cấc tûúng tấc ëu vâ hêëp dêỵn K hiïåu v Đt nhêët cố hai loẩi neutrino gổi lâ neutrino thåc electron (ve) vâ nútrinư thåc úã muyon (vµ)

Pacsec Ăún võ khoăng câch thiïn vùn Ăûúơc ắnh nghôa lađ

km hóơc 3,2615 nùm ânh sâng Ăún võ quy ûúâc v truơ hoơc lađ mươt triïơu pacsec hóơc mïgapacsec, k hiïơu Mpc Hùìng sưị Hubble thûúđng ặúơc cho bùìng kilưmet mưỵi giíy mưỵi mïgapacsec

Phên bưë Planck Sûå phên bưë nùng lûúång úã nhûäng bûúác sống khấc cuóa bỷỏc xaồ ỳó cờn bựỗng nhiùồt, nghụa laõ, cho bûác xẩ vêåt àen

Phẫn hẩt Hẩt cố cng khưëi lûúång vâ spin nhû úã mưåt hẩt khấc, nhûng cố àiïån tđch, sưë baryon, sưë lepton, v v bựỗng vùỡ ửồ lỳỏn vaõ ngỷỳồc dờởu Mửợi haồt coỏ mưåt phẫn hẩt tûúng ûáng, trûâ vâi hẩt thûåc sûå trung hoâ nhû photon vâ meson  0, chng lâ phẫn hẩt ca bẫn thên chng Phẫn neutrino lâ phẫn hẩt ca neutrino; phẫn proton lâ phẫn hẩt ca proton, v v Phẫn vêåt chêët gưìm phẫn proton, phẫn nútron vâ phẫn electron hóåc pưzitron

Phưton Trong thuët lûúång tûã vïì bûác xẩ, hẩt ghếp vúái mưåt sống ấnh sấng K hiïåu ³

Pưzitron Phẫn hẩt ca electron, maång àiïån dûúng kyá hiïåu e+

Proton Haåt mang àiïån dûúng tịm thêëy cng vúái nútron cấc hẩt nhên ngun tûã thưng thûúâng K hiïåu p, hẩt nhên hrư lâ mưåt proton

Quark Haơt cú băn giă ắnh coi nhû lađ thađnh phíìn ca moơi haăron Chûa quan sât ặúơc quark cư líơp, vađ cô nhûơng l l l thịt ăïí cho rùìng, mùơc duđ lađ cô thïí cô thûơc theo mươt nghơa nađo ăô, quark s khưng bao giúđ ặúơc quan sât nhû nhûơng haơt cư líơp

Quaza (nhûơng víơt chín sao) Mươt loaơi thiïn thïí cô mươt daơng nhû vađ kđch thûúâc gôc ríịt bê, nhûng cô dõch chín ă lúân Khi chng lađ ngìn vư tịn maơnh goơi lađ “ngìn vư tịn chín sao” Băn chíịt thíơt ca chng chûa ặúơc roô

taơi nađy Lûúơng tûê bûâc xaơ híịp díỵn tûúng tûơ nhû photon ặúơc goơi lađ graviton

Sao siïu múâi Nhûơng vuơ nưí khưíng lưì ăô tíịt că ngưi sao, trûđ nhín trong, bõ nưí tung khoăng khưng gian giûơa câc vị Möơt siïu múâi taơo möơt vađi ngađy nhiïìu nùng lûúơng nhû mùơt trúđi bûâc xaơ möơt ngađn triïuơ nùm Sao siïu múâi cuöịi cuđng quan saât ặúơc thiïn hađ chuâng ta ặúơc Kepler (vađ câc nhađ thiïn vùn ca câc triïìu ằnh Trung Qịc vađ Triïìu Tiïn) nhịn thíịy nùm 1604 chođm Ophiuchus, nhûng ngìn vư tịn Cas A ặúơc cho lađ mươt siïu múâi gíìn ăíy hún

Spin Mươt tđnh chíịt cú băn ca haơt cú băn mư tă traơng thâi quay ca haơt Theo câc ắnh lơt ca cú hoơc lûúơng tûê, spin chó cô thïí cô nhûơng giâ trõ nhíịt ắnh bùìng mươt sưị ngn hay bân ngn nhín vúâi hùìng sưị Planck

Sûơ tâi húơp Sûơ kïịt húp cuêa haơt nhín nguýn tûê vađ electron thađnh nhûơng ngn tûê thưng thûúđng v truơ hoơc, sûơ tâi húơp thûúđng ặúơc duđng mươt câch ăùơc biïơt ăïí chó sûơ taơo thađnh ngn tûê hïli vađ hyărư úê nhiïơt ăươ cúơ 3000 K

Tíìn sưị Diïỵn tă sûơ ăi qua mươt ăiïím cho trûúâc ca ẳnh ca bíịt kyđ loaơi sông nađo Bùìng tưịc ăươ sông chia cho bûúâc sông Tđnh theo Hz

Thiïn hađ Möơt chuđm liïn kïịt vúâi búêi lûơc híịp díỵn, chûâa ăïịn 10 m 12 khưịi lûúơng mùơt trúđi Câc thiïn hađ thûúđng ặúơc xïịp loaơi theo hịnh dâng : elip, xóưn ưịc, xóưn ưịc cô gaơch ngang, hóơc daơng khưng ăïìu

Thiïn hađ ăiïín hịnh ÚÊ ăíy duđng ăïí nôi vïì câc thiïn hađ khưng cô víơn tưịc ăùơc biïơt, vađ ăô chó chìn ăương cuđng vúâi sûơ chín ăương chung ca víơt chíịt sûơ dn núê v truơ gíy Mươt nghơa tûúng tûơ ặúơc gân cho câc tûđ haơt ăiïín hịnh vađ ngûúđi quan sât ăiïín hịnh

Thưng sưë giẫm tưëc Con sưë àùåc trûng cho t lïå giẫm tưëc àưå ca sûå li ca cấc thiïn hâ xa

Thịt hiïơu chín Mươt loaơi l thịt trûúđng thûúđng ặúơc nghiïn cûâu raâo riïịt coi nhû lađ nhûơng l thịt khă dơ vïì câc tûúng tâc ýịu, ăiïơn tûđ vađ maơnh Nhûơng thịt nhû víơy lađ bíịt biïịn vúâi mươt phêp biïịn ăưíi ăưịi xûâng, mađ kïịt quă biïịn thiïn tûđ ăiïím nađy ăïịn ăiïím khưng — thúđi gian Danh tûđ hiïơu chín (gauge) ặúơc duđng phíìn nhiïìu lađ l lõch sûê

Tia v tr Hẩt mang àiïån cố nùng lûúång cao tûâ khoẫng

khưng v tr ài vâo khđ quín ca ta

Tinh vên Thiïn thïí rưång lúán, cố dẩng nhûäng àấm mêy Mưåt sưë thiïn hâ; nhûäng cấi khấc thûåc sûå lâ nhûäng àấm mêy bi vâ khđ thiïn hâ chng ta

Triti Àưìng võ nùång khưng bïìn H3 ca hrư Hẩt nhên ca

nố gưìm mưåt photon vâ hai nútron

Tûå tiïåm cêån Tđnh chêët ca vâi l thuët trûúâng vïì caỏc tỷỳng taỏc maồnh, noỏi rựỗng caỏc lỷồc trỳó thaõnh mưỵi lc câng ëu úã nhûäng khoẫng cấch gêìn

Thịt traơng thâi dûđng Thịt v truơ hoơc mađ Bondi, Gold vađ Hoyle ă phât triïín, ăô câc tđnh chíịt trung bịnh ca v truơ khưng nađo thay ăưíi vúâi thúđi gian; víơt chíịt múâi nhíịt ặúơc phât sinh liïn tuơc ăïí giûơ cho míơt ăươ v truơ khưng ăưíi v truơ gin núê

vađ phăi ặúơc nghiïn cûâu theo câc ắnh lơt ca thịt tûúng ăưịi heơp chûâ khưng theo cú hoơc Newton

Thuyïët tûúng àöëi röång (thuyïët tûúng àưëi tưíng quất) L

thuët vïì hiïån tûúång hêëp dêỵn Einstein phất triïín thêåp niïn 1906 — 1916 Theo cấch phất biïíu ca Einstein thị tûúãng cú bẫn ca thuët tûúng àưëi rưång lâ hiïån tûúång hêëp dêỵn lâ mưåt kïët quẫ ca sûå cong ca continum khưng — thúâi gian

Tûúng tấc mẩnh Loẩi mẩnh nhêët bưën loẩi tûúng tấc tưíng quất giûäa cấc hẩt cú bẫn Nố chõu trấch nhiïåm vïì cấc lûåc hẩt nhên giûä cấc proton vâ nútron úã lẩi cấc hẩt hên ngun tûã Tûúng tấc mẩnh ẫnh hûúãng àïën hầrưn chûá lepton vâ photon thị khưng

Tûúng tấc ëu Mưåt bưën loẩi tûúng tấc tưíng quất giûäa cấc hẩt cú bẫn Vúái nhûäng nùng lûúång bịnh thûúâng nố ëu hún tûúng tấc àiïån tûâ hóåc tỷỳng taỏc maồnh nhiùỡu, duõ rựỗng maồnh hỳn tỷỳng taỏc hêëp dêỵn Nố chõu trấch nhiïåm vïì sûå phên rậ tûúng àưëi chêåm ca nhûäng hẩt nhû nútron vâ muon vâ vïì mổi phẫn ûáng àố cố neutrino Ngây nhiùỡu ngỷỳõi hiùớu rựỗng caỏc tỷỳng taỏc yùởu vaõ àiïån tûâ vâ cố thïí cẫ cấc tûúng tấc mẩnh lâ nhûäng biïíu hiïån ca mưåt l thuët trûúâng hiïåu chín thưëng nhêët cú bẫn vâ àún giẫn

Vêån tửởc aỏnh saỏng Hựỗng sửở cỳ baón cuóa thuyùởt tỷỳng ửởi heồp, bựỗng 299729 km/s Kyỏ hiùồu c Moồi haồt coỏ khửởi lỷỳồng bựỗng khửng nhỷ photon, nỳtrino, hoựồc graviton chuín àưång vúái vêån tưëc ấnh sấng Cấc hẩt vêåt chêët cố vêån tưëc ấnh sấng nùng lûúång ca chng lâ rêët lúán so vúái nùng lûúång nghó mc2 khưëi lûúång ca chng

V tr hổc “v nửớ lỳỏn Thuyùởt cho rựỗng vuọ truồ bựổt ờỡu tỷõ mưåt thúâi àiïím hûäu hẩn quấ khûá, úã mưåt trẩng thấi cố mêåt àưå vâ ấp sët rêët lúán

vua”) Ăûúơc duđng ăïí chó khoăng câch ca nhûơng thiïn hađ tûúng ăưịi gíìn