Bức xạ vũ trụ làm đau đầu các nhà vật lý
Từ đó, việc nghiên cứu mô hình bức xạ tàn dư trở nên phổ biến, do nó ẩn chứa một bức tranh của vũ trụ khi chỉ mới 380,000 tuổi. Ngoài ra, người kế nghiệp của vệ tinh COBE – vệ tinh Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) được răng cường độ phân giải khả năng chụp ảnh lên đến mức tối đa, mở ra hy vọng cho chúng ta quan sát về một vũ trụ trong quá khứ.
Cho đến nay, vết lạnh (cold spot) kì lạ, xuyên qua hàng tỷ năm ánh sáng, vẫn còn là một nỗi ám ảnh trong kho dữ liệu của WMAP. Những chuỗi vệt nóng và lạnh được mệnh danh là “trục ma quỷ” (an axes of devil) bởi vì chúng không tuân theo các cách giải thích thông thường của chúng ta. Giờ đây, các nhà khoa học Anh và Switzerland đang mong chờ trông thấy một dấu hiệu khác, một thứ gì đó có vẻ vật chất hơn : đó là các “dây vũ trụ” ("cosmic strings"). Các dây vũ trụ là những di tích còn sót lại từ các cuộc chuyển pha của vũ trụ, diễn ra vào vài phần tỷ tỷ (10 18) của giây đầu tiên sau Bigbang.
Những sai hỏng vũ trụ
Bức xạ vi ba nền vũ trụ (CMB) được xem là cách lý giải tốt nhất cho sự lạm phát của vũ trụ - một quá trình dãn nở rất nhanh, diễn ra vào thời điểm 10 -35giây sau Bigbang. Lạm phát được hình dung như sự bùng phát các thăng giáng lượng tử ban đầu để trở thành không thời gian ở kích cỡ vũ trụ, kéo theo các nhiễu loạn mật độ và từ đó hình thành các dải nóng và lạnh được tìm thấy trong CMB ngày nay. Quan trọng hơn, hiện tượng lạm phát còn giải thích lý do sự đẳng hướng của vũ trụ ở các khoảng cách lớn (CMB chỉ sai lệch nhau khoảng 1/10 5về mọi hướng .Nhưng lý thuyết này có vẻ gì đó gượng ép, nên các nhà vật lý muốn đặt nó vào những bức tranh nền tảng hơn, chẳng hạn như lý thuyết thống nhất lớn (grand unified theory – GUT: lý thuyết đồng nhất lực điện từ, lực mạnh và lực yếu) hoặc lý thuyết siêu dây (hợp nhất lực hấp dẫn với 3 loại lực kể trên).
 |
| Bức xạ viba nền được chụp từ vệ tin WMAP |
Dây vũ trụ - những vật thể một chiều đồ sộ, với kích thước có thể lên đến hàng tỷ năm ánh sáng, được sinh ra một cách tự nhiên từ trong các bức tranh kể trên. Theo dựdoán thì sự hình thành của chúng xảy ra trong suốt quá trình chuyển pha khi vũ trụ dãn nở và lạnh đi, điều này tương tự như các vết nứt trong tinh thể nước đá, do nướcđược làm lạnh dưới nhiệt độ đông đặc. Những cuộc chuyển pha vũ trụ như thế tương ứng với sự phá vỡ tính đối xứng của tự nhiên, ví dụ như lực điện yếu (được mô tả trongmô hình chuẩn của vật lý hạt) bị tách thành lực điện từ và lực yếu mà chúng ta biết ngày nay. Thực chất, sự phá vỡ đối xứng như vậy được hình thành một cách phức tạphơn từ những chỗ hỏng của vũ trụ, mà chúng ta gọi là “dệt”. Điều này đã được đề xuất để giải thích các “vết lạnh lớn” trong dữ liệu của WMAP.
Từ đó, việc dò ra các dây vũ trụ có mối liên hệ trực tiếp với tính chất vật lý vào thời điểm đầu tiên của vũ trụ, nối liền chỗ khiếm khuyết của thang cực lớn và cực nhỏ. “ Một khám phá quan trọng mang tính quyết định ”, Craig Hogan của đại học Washington nhận xét.
Mô phỏng các dây.
Neil Bevis cùng đồng nghiệp tại đại học Sussex và Martin Kunz tại đại học Geneva vừa tiến hành mô phỏng các CMB bằng cách sử dụng mô hình có và không có các dây vũ trụ ( Phys. Rev. Lett.100021301 ). Bởi vì các dây vũ trụ có mặt kể từ sau các thăng giáng lượng tử đầu tiên, nên chúng có thể tạo thành các nguồn tự do tăng thêm tính thăng giáng của CMB bằng quá trình lạm phát. Dựa vào dữ liệu của WMAP, nhóm nghiên cứu đã tìm ra mô hình trong đó 11% là do sự góp phần của các dây vũ trụ, phần còn lại là do sự lạm phát không tính đến sự có mặt của các dây vũ trụ.
Dù vậy, sự thích hợp giữa dữ liệu và mô hình chứa các dây vũ trụ (mô hình này phù hợp với phạm vi của mô hình chuẩn hơn là siêu dây) chỉ tương ứng với hai độ lệch chuẩn. Đại khái, nếu họ có một tập hợp dữ liệu gồm 100 số liệu ngẫu nhiên từ WMAP, họ phải tìm bằng chứng sao cho trong đó có khoảng 5 số liệu là chắc chắn đúng. " Nhóm nghiên cứu hiện nay chưa được yêu cầu về chuyện dò tìm các dây vũ trụ " Tom Kibble của Đại Học Hoàng Gia tại London, người tiên phong trong việc thành lập khái niệm dây vũ trụ vào những năm cuối thập niên 1970 nói.
Sức căng dây giới hạn.
Pedro Ferreira thuộc đại học Oxford cho rằng mặc dù ý nghĩa của giá trị thống kê là nhỏ, nhưng đây vẫn là một kết quả thú vị, bởi vì nó chứa đựng một giới hạn trên của độ căng dây. “ Trong phạm vi của mô hình chuẩn, kết quả này cho chúng ta biết khi nào thì sự thống nhất bắt đầu diễn ra, hoặc chính xác hơn, xảy ra với bao nhiêu năng lượng ” - ông nói.
Tuy nhiên, Kibble cũng chỉ ra rằng, những dây vũ trụ được tiên đoán là sẽ phát ra sóng hấp dẫn, nhưng giới hạn thế năng của nó mâu thuẫn với giới hạn được tìm thấy ở các pulsars, bởi vì chuyển động đều đặn của pulsar quy định một giới hạn trên cho cường độ của sóng hấp dẫn. “ Tôi sẽ rất vui nếu điều này là một minh chứng cho sự dò tìm về dây vũ trụ. Nhưng chúng ta còn phải tìm nhiều chứng minh hơn, trước khi quá thỏa mãn với chúng. ” ông nói.
