Rainer Weiss
LIGO/VIRGO Collaboration
and the other half jointly to
Barry C. Barish
LIGO/VIRGO Collaboration
and
Kip S. Thorne
LIGO/VIRGO Collaboration
"for decisive contributions to the LIGO detector and the observation of gravitational waves"
Gravitational waves finally captured
On 14 September 2015, the universe's gravitational waves were observed for the very first time. The waves, which were predicted by Albert Einstein a hundred years ago, came from a collision between two black holes. It took 1.3 billion years for the waves to arrive at the LIGO detector in the USA.
The signal was extremely weak when it reached Earth, but is already promising a revolution in astrophysics. Gravitational waves are an entirely new way of observing the most violent events in space and testing the limits of our knowledge.
LIGO, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, is a collaborative project with over one thousand researchers from more than twenty countries. Together, they have realised a vision that is almost fifty years old. The 2017 Nobel Laureates have, with their enthusiasm and determination, each been invaluable to the success of LIGO. Pioneers Rainer Weiss and Kip S. Thorne, together with Barry C. Barish, the scientist and leader who brought the project to completion, ensured that four decades of effort led to gravitational waves finally being observed.
In the mid-1970s, Rainer Weiss had already analysed possible sources of background noise that would disturb measurements, and had also designed a detector, a laser-based interferometer, which would overcome this noise. Early on, both Kip Thorne and Rainer Weiss were firmly convinced that gravitational waves could be detected and bring about a revolution in our knowledge of the universe.
Gravitational waves spread at the speed of light, filling the universe, as Albert Einstein described in his general theory of relativity. They are always created when a mass accelerates, like when an ice-skater pirouettes or a pair of black holes rotate around each other. Einstein was convinced it would never be possible to measure them. The LIGO project's achievement was using a pair of gigantic laser interferometers to measure a change thousands of times smaller than an atomic nucleus, as the gravitational wave passed the Earth.
So far all sorts of electromagnetic radiation and particles, such as cosmic rays or neutrinos, have been used to explore the universe. However, gravitational waves are direct testimony to disruptions in spacetime itself. This is something completely new and different, opening up unseen worlds. A wealth of discoveries awaits those who succeed in capturing the waves and interpreting their message.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Đúng với những dự đoán trước đây, giải Nobel Vật lý 2017 đã được trao về 3 nhà khoa học Rainer Weiss tại viện MIT cùng Kip Thorne và Barry Barish tại Caltech nhờ công trình nghiên cứu phát hiện ra sóng hấp dẫn- những gợn sóng không thời gian di chuyển khắp vũ trụ, chứng minh giả thuyết hồi xưa của nhà bác học Einstein là chính xác, mở ra một hướng tiếp cận hoàn toàn mới để nâng cao hiểu biết của loài người về nguồn gốc, bản chất và tương lai của vũ trụ nói chung và Trái Đất nói riêng.
Cả 3 giáo sư nói trên đều là những thành viên quan trọng tại LIGO - Trung tâm quan sát sóng hấp dẫn bằng máy dò xung laser - một liên minh các nhà khoa học mà hồi năm ngoái đã làm nên lịch sử khi lần đầu tiên chứng minh được sự tồn tại của sóng gấp dẫn. Cách đây hơn 1 thế kỷ, Albert Einstein đã dự đoán sự tồn tại của dạng sóng này trong thuyết tương đối và theo ông, mỗi vật thể trong vũ trụ đều sẽ làm cong không thời gian quanh nó, đồng thời khi vật thể di chuyển thì nó sẽ tạo nên những gợn sóng trong không thời gian, gọi là sóng hấp dẫn.
Hai thành phần chính của LIGO là các máy dò chuyên dụng đặt ở Washington và Louisiana, được thiết kế để phát hiện ra các gợn sóng nói trên. Bộ đôi máy dò này sẽ liên tục quan sát tìm kiếm sóng hấp dẫn phát sinh từ sự sáp nhập của các vật thể siêu dày đặc nằm ở những nơi rất xa trong vũ trụ, thí dụ như các lỗ đen hoặc sao neutron. Khi các vật thể này sáp nhập, chúng sẽ xoắn quanh nhau với tốc độ cực nhanh, khoảng vài lần mỗi giây, trước khi cùng nhau hợp nhất thành một vật thể khác siêu dày đặc. Hành động này được ví như sự khiêu vũ của 2 con quái vật của vũ trụ và cái nó tạo ra chính là những gợn sóng hấp dẫn khổng lồ trong không thời gian, sau đó di chuyển ra xung quanh với tốc độ ánh sáng và cuối cùng là tới Trái Đất. Khi tới nơi, những gợn sóng đã yếu đi rất nhiều nên cần những thiết bị cực nhạy, thí dụ như máy dò LIGO để bắt được.
Tới tháng 2/2016. các nhà khoa học tại LIGO tuyên bố đã lần đầu tiên trong lịch sử quan sát được sóng hấp dẫn tạo thành từ 2 lỗ đen hợp nhất nhau cách đây 1,3 tỷ năm ánh sáng. Đây được đánh giá là phát hiện mang tính cách mạng trong lĩnh vực thiên văn học, cho phép các nhà khoa học có một cách hoàn toàn mới để nghiên cứu những vật thể bí ẩn nằm đâu đó trong vũ trụ xa xôi. Sau này, LIGO tiếp tục tuyên bố đã phát hiện thêm 3 lần bắt được sóng hấp dẫn. Và một trung tâm quan sát tại Châu Âu là Virgo cũng đã phát hiện ra sóng hấp dẫn, đồng thời định vị được nguồn sóng với độ chính xác chưa từng có. Laura Cadonati, giáo sư vật lý học tại VIện công nghệ Georgia, một thành viên tại LIGO cho biết “chúng ta đã mở ra một cánh cửa mới để quan sát vũ trụ vốn mới chỉ được khẽ nhìn. Phát hiện này thật sự vĩ đại vì nó không phải là dấu chấm hết mà là sự mở đầu cho những phát hiện khác.”
Theo Viện hàn lâm khoa học Thụy Điển, tổ chức trao giải Nobel, ba nhà khoa học Weiss, Thorne và Barish được vinh danh nhơ vào “những đóng góp mang tinh quyết định tới máy dò LIGO và việc quan sát sóng hấp dẫn.” Cadonati cho biết thêm rằng các giáo sư này gần như là những người tiên phong trong quá trình nghiên cứu. Weiss đã ủng hộ ý tưởng dùng các xung laser dài hàng km để phát hiện sóng hấp dẫn một cách hiệu quả dưới Trái Đất và cuối cùng, ông đã dấu tranh để nó được áp dụng trên LIGO. Đồng thời, ông còn là người tìm được cách nhận diện độ nhiễu vốn có thể làm sai kết quả quan sát.
Trong khi đó, Thorne là người khẳng định rằng các lỗ đen hoặc sao neutron đang cuộn xoắn vào nhau mới là nguồn phát sóng hấp dẫn tốt nhất cho nghiên cứu chứ không phải từ vụ nổ của các ngôi sao như nhiều ý kiến khác. Cuối cùng là giáo sư Barish, người hiện thực hóa mọi chuyện tại LIGO. Ông là điều tra viên chính của LIGO từ 1994 và sau đó trở thành nhân vật đầu tàu trong việc tìm tài trợ và xây dựng cả 2 khu quan sát từ Quỹ khoa học Quốc gia. Các đồng nghiệp nói ông chính là cầu nối liên kết hàng ngàn nhà khoa học khác để cùng nhau hợp tác trong nghiên cứu.
Và cuối cùng bao nỗ lực đã được đền đáp xứng đáng, bộ ba nhà khoa học đã được vinh danh với giải Nobel - một trong những giải thưởng khoa học danh giá nhất hành tinh. Người ta đã gọi điện báo tin và không chỉ ba giáo sư mà nhiều nhà khoa học khác tại LIGO đều cảm thấy hạnh phúc và xúc động như chính họ được trao giải “Chúng tôi thật sự hạnh phúc và mừng cho Ray, Barry và Kip. Đồng thời chúng tôi cũng cảm thấy rất vinh dự và chia sẻ phần nào giải thưởng ấy.”