Những bài toán vật lý quan trọng và lý thú của thế kỷ XXI (tiếp)

Vật lý nơtrino và thiên văn học

Từ những năm 60 của thế kỷ XX người ta đã có ý tưởng về sự chuyển hóa giữa các loại nơtrino khác nhau, tức là sự dao động của nơtrino. Song mãi đến năm 1998 các nhà khoa học nghiên cứu mới phát hiện ra sự chuyển hóa của v _m thành v _T. Một sự chuyển hóa như thế chỉ có thể xảy ra khi khối lượng của ít nhất một loại nơtrino khác 0. Phát hiện lớn này sau nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý của các hạt cơ bản được thực hiện trên máy đêtectơ Nhật “Super Kamiokande”. Hiện nay người ta đã bắt đầu khai thác những thiết bị hoàn hảo hơn nhằm ghi đo được nơtrino mặt trời với những năng lượng khác nhau. Có lẽ, trong một số năm nữa thì bài tóan về nơtrino mặt trời sẽ được giải quyết về cơ bản; và câu hỏi về khối lượng nơtrino cũng sẽ được trả lời.

Sao nơtron, pulscar và các siêu sao mới

Cách đây không lâu, người ta đã phát hiện ra các sao nơtron có từ trường rất mạnh đạt đến 10 ¹⁵– 10 ¹⁶Ơstet. Sự phát hiện những sao với từ trường mạnh như thế quả là một thành tựu lớn. Các sao từ trường này không bức xạ sóng vô tuyến, mà người ta quan sát được chúng trong phạm vi tia gamma mềm.

Các sao nơtron là những đối tượng vật lý rất đặc biệt và lý thú. Mật độ của những sao này nằm trong khoảng từ 10 ¹¹g.cm ^-3ở bề mặt, đến 10 ¹⁵g.cm ^-3ở tâm. Các lỗ đen và đặc biệt là các dây vũ trụ là những vật thể còn lạ hơn những sao nơtron. Người ta giả thiết rằng dây vũ trụ là những sợi dây có kích cỡ vũ trụ, có độ dày khoảng 10 ^-29– 10 ^-30cm, những dây này có khả năng khép kín lại thành hình nhẫn. Hiện nay những dây này chưa được phát hiện, thậm chí các đối tượng có thể là ứng viên của dây vũ trụ cũng còn chưa được biết đến.

Tia vũ trụ năng lượng siêu sao

Sự phát sinh ra những tia vũ trụ với năng lượng lớn hơn 10 ¹⁹eV cũng là một trong những vấn đề đặc biệt quan trọng và lý thú. Người ta cũng chưa rõ liệu các nhân thiên hà có thể gia tốc đến năng lượng siêu cao tương tác với bức xạ tàn dư (nhiệt độ của bức xạ này là 2,7K) và không có khả năng đi đến Trái đất từ những khoảng cách rất lớn. Các hạt có thể bị gia tốc bởi những dây vũ trụ. Có lẽ, những hạt sơ cấp đến gần chúng ta thì đã biến thành proton, photon… và cuối cùng không lọai trừ trường hợp trong thiên hà có những hạt siêu nặng với năng lượng lớn hơn 10 ²¹eV, có thời gian sống lâu hơn cả vũ trụ (10 ¹⁰năm), song không bền. Sản phẩm phân rã của chúng có thể thấy trong khí quyển.

Các bùng nổ gamma

Gần đây, người ta đã ghi nhận 1 vụ bùng nổ gamma có công suất đến 300 MeV kéo dài chừng 100s. Trong mọi dải điện từ, năng lượng phát ra tức thời đạt được rất cao, vượt xa bức xạ quang học trong các vụ nổ sao siêu mới. Do đó, một số nguồn bùng nổ gamma này được gọi là các nguồn cực siêu mới. Tuy nhiên, những nguồn này cũng chỉ có khả năng phát ra năng lượng lớn trong 1 thời đoạn ngắn. Các bùng nổ gamma là kết quả của những hiện tượng nổ cực lớn trong vũ trụ. Sự phát hiện ra bản chất vũ trụ của những bùng nổ gamma quả là một thành tựu đặc sắc của thiên văn học cuối thế kỷ XX.

Sinh vật học, vấn đề thuyết quy giản

Hiện nay, sinh học phân tử là một khoa học hàng đầu. Những nghiên cứu sinh và y học không thể thực hiện được nếu không sử dụng rộng rãi các phương pháp và thiết bị vật lý. Mọi vật chất đều được cấu tạo từ electron, nguyên tử và phân tử. Ngày nay, chúng ta đã biết được cấu trúc và các định luật điều khiển chúng. Vì thế có thể hiểu được giả thuyết cho rằng có khả năng giải thích cấu tạo của mọi vật sống trên cơ sở giả thuyết quy giảntức là quy các quá trình và hiện tượng sinh học về các định luật vật lý đã biết. Phải chăng người ta có quyền quy giản sinh học về vật lý hiện đại. Ở đây mấu chốt là chữ “hiện đại”. Nếu chú ý đến từ “hiện đại” chúng ta có thể nói rằng điều nghi ngờ đó là hoàn tòan có cơ sở.