Khám phá mới: Không - thời gian có 10 chiều !
Đầu năm 2005, Đàm Thanh Sơn cùng các cộng sự là P. K. Kovtun (Đại học California, Mỹ) và A. O. Starinets (Viện Vật lý lý thuyết Perimeter, Canada) đã công bố một công trình mới về mô hình lỗ đen lỏng trong không - thời gian 10 chiều trên tạp chí vật lý hàng đầu thế giới Physical Review Letters (tập 91). Gần như ngay lập tức khám phá mới này gây tiếng vang trong giới bác học chuyên sâu. Các tạp chí thông tin khoa học có ảnh hưởng rộng như New Scientist (tháng 4-2005), Physics Today (tháng 5-2005) đều có bài viết về công trình này, một khám phá lý thuyết mà nếu được thực nghiệm hoàn toàn xác nhận sẽ là một định luật mới phổ quát của vật lý. Tờ Physics World , tờ tập san xuất bản hằng tháng của cộng đồng vật lý quốc tế, trong số tháng 6-2005 đã mời Đàm Thanh Sơn, một nhà vật lý hàng đầu (leading physicist), viết bài để lý giải vấn đề mới này. Đó là bài Liquid Universe Hints at Strings (Vũ trụ lỏng gặp lý thuyết dây) mà ta có thể dễ dàng tìm đọc qua Internet. Ở nước ta, tờ Vật Lý Ngày Nay của Hội Vật lý Việt Nam, tờ Hoạt Động Khoa Học của Bộ Khoa học và công nghệ cũng đã kịp thời đưa tin vắn tắt về sự kiện đáng mừng nói trên trong số tháng 6-2005. Tờ New Scientist đăng bài của Jenny Hogan nhan đề Exotic black holes spawn New Universal Law (Những lỗ đen ngoại lai dẫn tới qui luật mới phổ quát). Sở dĩ tác giả dùng từ exotic (ngoại lai) là vì đây chưa hẳn là lỗ đen với những thuộc tính đã quan sát được trong thực tại vật lý, mà chỉ là một “lỗ đen” được nhóm Đàm Thanh Sơn mô hình hóa bằng lý thuyết dây trong không - thời gian 10 chiều nhằm mô tả một chất lỏng tương tác mạnh, chất lỏng quark-gluon tồn tại trong không-thời gian bốn chiều quen thuộc. Như vậy “lỗ đen” ở đây chỉ là một công cụ toán học dùng trong tính toán.
Trong năm năm gần đây, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Máy gia tốc ion nặng tương đối tính (RHIC) ở Phòng thí nghiệm Brookhaven, New York, đã tạo ra được vật chất ở nhiệt độ cao chưa từng có trên Trái đất. Mục đích của thí nghiệm này là tái tạo trạng thái từng tồn tại trong 10 micro giây đầu tiên sau vụ nổ lớn (Big bang), từ đó dần dần hình thành vũ trụ chúng ta đang sống. Trong 10 micro giây đầu tiên ấy, các hạt quark và hạt gluon còn ở trạng thái plasma chứ chưa kết hợp với nhau để trở thành proton, nơtron, rồi nguyên tử, phân tử và muôn vật chung quanh ta như khi vũ trụ nguội dần... Theo cách tính toán dựa vào lý thuyết trường lượng tử quen thuộc, vật chất được tạo ra đó phải giống chất khí, nhưng thực tế lại không như vậy mà là giống chất lỏng! Sử dụng lý thuyết dây trong không-thời gian 10 chiều, nhóm Đàm Thanh Sơn đã tính toán được rằng vật chất do RHIC tạo ra đúng là một chất lỏng gần như lý tưởng có tỉ số độ nhớt với mật độ entropy là một hằng số liên quan với các hằng số cơ bản trong thế giới lượng tử như hằng số Planck, hằng số Boltzman. Như nhiều bạn đã biết, lý thuyết dây (string theory) cho rằng các hạt cơ bản của vật chất không phải là những điểm, những hạt, mà là những dao động khác nhau của một vật thể gọi là dây (string). Theo trải nghiệm bình thường thì không gian chỉ có ba chiều, nếu gắn thêm một chiều của thời gian thì không - thời gian cũng chỉ có bốn chiều. Vậy mà theo lý thuyết dây thì không - thời gian có tới những 10 chiều! Thế nhưng các chiều phụ đã cuộn lại giấu mình trong một mặt cầu có bán kính cực nhỏ, chỉ bằng một phần triệu tỉ tỉ tỉ centimet! Vậy cái lý thuyết dây cao siêu ấy có ứng dụng thiết thực gì không? Thành công của nhóm Đàm Thanh Sơn là ở chỗ đã sử dụng lý thuyết dây để lý giải một vấn đề nan giải của vật lý thực nghiệm năng lượng cao. Các kết quả của Brookhaven công bố tại cuộc họp hồi tháng 4-2005 của Hội Vật lý Mỹ ở Tampa, Florida, đã lưu ý về những tính toán tương thích của lý thuyết dây. Đây là lần đầu tiên lý thuyết dây được nhắc tới trong thông báo của một cuộc thí nghiệm lớn... Những kết quả mà Đàm Thanh Sơn đạt được ở Mỹ chứng tỏ bộ óc người Việt Nam ta chẳng những có khả năng thấu hiểu những vấn đề tinh tế nhất, phức tạp nhất của khoa học hiện đại, mà còn có thể đạt tới những khám phá cơ bản, độc đáo miễn là được làm việc trong môi trường khoa học tiên tiến. | |
