Những sự kiện khoa học quan trọng của thập kỷ

Kính viễn vọng không gian Kepler

Kính Kepler làm tăng danh sách ngoại hành tinh

Các ngoại hành tinh (hành tinh ngoài Hệ Mặt trời) là vấn đề bí ẩn từ gần 30 năm nay, bắt đầu từ phát hiện của GS. Wolszczan (Ba Lan) và quan sát của các nhà khoa học được giải Nobel Vật lý 2019 - Mayor và Queloz. Trước thời điểm Kính viễn vọng không gian Kepler của NASA được đưa lên quỹ đạo, số lượng ngoại hành tinh được nhận diện không vượt quá con số 200.

Kính viễn vọng không gian Kepler nhanh chóng làm tăng “bộ sưu tập” các ngoại hành tinh: Đến nay nó đã phát hiện hơn 2.600 ngoại hành tinh mới. Vào năm 2018, Kính viễn vọng không gian TESS (cũng của NASA) thế chỗ cho Kính Kepler đã cạn kiệt nhiên liệu. Hiện giờ, chúng ta đã biết khoảng 4.150 ngoại hành tinh, trong đó có vài trăm ngoại hành tinh giống như Trái đất (nhưng không có nghĩa là có thể sống trên đó được).

Cực tiểu hóa đến mức phân tử

Cực tiểu hóa là xu hướng phát triển tất yếu của hầu hết các ngành công nghệ. Ở cuối “con đường” này là các cấu trúc phức tạp, cấu thành từ những nguyên tử đơn lẻ. Các thiết bị phân tử - nano robot, có thể thực hiện các công việc đơn giản ở thang độ vi mô như di chuyển hoặc thay đổi cấu trúc các phân tử mà chúng gặp trên đường. Trong khi đó, một đàn nanorobot tự nhân bản,có khả năng đưa lĩnh vực hóa học và y học lên tầm cao phát triển mới. Những bước đi đầu tiên đã được định hình: Giải Nobel Hóa học năm 2016 dành cho 3 nhà khoa học châu Âu về “thiết kế và kết hợp các cỗ máy phân tử” đã chứng minh điều đó.

Bộ ba nhà khoa học Sir Fraser Stoddart, Bernard L Feringa và Jean-Pierre Sauvage đã cho thế giới thấy rằng các phân tử được sắp xếp thích hợp có thể đảm nhiệm vai trò động cơ thu nhỏ, máy phát, bàn kẹp, bơm hoặc thiết bị chuyên chở. Đặc biệt đáng chú ý là dự án ô tô nano, được hình thành từ 7 nguyên tử đặt trên 4 phân tử fullerene đóng vai trò 4 bánh xe.

NASA đưa xe tự hành Curiosity lên sao Hỏa

Xe tự hành Curiosity

Ngày 6/8/2012, khi xe tự hành sao Hỏa Curiosity Rover đổ bộ xuống bề mặt Hành tinh Đỏ, cả thế giới như nín thở. Tất cả đều hi vọng, xe tự hành phát hiện những điều bí mật nhất của sao Hỏa, trong đó có các dấu vết sự sống ngoài Trái đất.

Sau 7 năm, xe tự hành Curiosity đã vượt qua được chặng đường 21 km, tiến đến gần hố va chạm Gale. Trong quá trình di chuyển chậm chạp này, xe tự hành đã gửi về Trái đất hàng nghìn bức ảnh, thực hiện hàng trăm mũi khoan, phân tích khí quyển sao Hỏa và lấy mẫu đất đá. Ngay trong những tháng đầu tiên, Curiosity đã nhận dạng được các phân tử hữu cơ phức tạp (thiophene, benzene, toluene) bị cầm tù trong các lớp đá trầm tích. Đây có thể là dấu vết còn lại của vật chất sinh học. Dữ liệu từ xe tự hành còn cho thấy, trong quá khứ sao Hỏa có thể là hành tinh chứa nước và một trong những hồ nước lớn chính là hố va chạm Gale.

Máy Gia tốc hạt Lớn “bắt được” hạt Higgs

Máy Gia tốc hạt Lớn

Khối lượng là gì? Đây là câu hỏi phức tạp, có thể đưa ra vài câu trả lời. Những định nghĩa cũ đồng nhất khối lượng với phép đo lượng vật chất. Tuy nhiên, điều đó không làm các nhà vật lý trong lĩnh vực vi mô thỏa mãn. Họ muốn biết tường tận, tại sao một hạt cơ bản có khối lượng lớn hơn hạt thứ hai, còn hạt thứ ba nói chung lại không có khối lượng.

Trường Higgs và boson do các nhà vật lý lý thuyết đề xuất, đã giải quyết được bí ẩn về hiện tượng xoáy ốc, phân rã hạt cơ bản và cuối cùng là khối lượng. Năm 2012, các nhà nghiên cứu công bố các kết quả va chạm hạt ở mức năng lượng 125 GeV trong Máy Gia tốc hạt Lớn. Dựa trên các kết quả đó, họ phát hiện dấu vết một loại hạt lạ, trung hòa về điện và có spin bằng 0. Hóa ra, đó chính là dấu vết hạt boson Higgs, đúng như dự đoán lý thuyết.

LIGO ghi nhận sóng hấp dẫn

Ngày 14/9/2015, Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser LIGO đã ghi nhận sự bất thường nhỏ, thể hiện sự thay đổi chiều dài các “cánh tay” của hai giao thoa kế khổng lồ. Phần lớn các dao động không vượt quá đường kính của proton, nhưng cũng đủ để làm phấn khích hàng ngàn người tham gia dự án.

Như vậy, ở đâu đó trong vũ trụ đã xảy ra vụ va chạm hai lỗ đen (black hole). Hiện tượng này tỏa ra một lượng năng lượng khổng lồ; một phần năng lượng tỏa ra trong vũ trụ dưới dạng biến dạng không - thời gian. “Tiếng vọng” hấp dẫn của sự kiện này đã đi xuyên qua Trái đất, để lại dấu vết trên các thiết bị

Chương trình LIGO không chỉ là cuộc thử nghiệm tốn kém dành cho thuyết tương đối rộng; nó còn là một dạng đài quan sát đặc biệt, có khả năng phân tích các hiện tượng thiên văn liên quan đến lỗ đen, pulsar hay chớp gamma.

Nhìn vào “vực thẳm” lỗ đen

Việc công bố dấu vết đầu tiên của lỗ đen M87 là sự kiện gây tiếng vang lớn trên thế giới. Chúng ta không chỉ “nhìn vào” hàm của “quái vật thiên văn” với khối lượng bằng 6,5 tỷ lần khối lượng Mặt trời, mà còn khẳng định phần lớn các giả thuyết liên quan đến chân trời sự kiện của lỗ đen và những hiệu ứng đi kèm.

Bức ảnh chụp lỗ đen M87 là sản phẩm của sự hợp tác 9 kính viễn vọng điện từ, đặt rải rác từ Greenland đến châu Nam cực. Bằng cách này, dự án Kính viễn vọng Chân trời sự kiện (ETH- Event Horizon Telescope) có thể quan sát từng vật thể riêng lẻ nằm ở trung tâm thiên hà lạ, cách chúng ta 55 triệu năm ánh sáng.

Đây mới chỉ là sự mở đầu. Mạng ETH sẽ được mở rộng. Đầu tiên, các kính viễn vọng trên mặt đất sẽ được liên kết với nhau; sau đó, trong tương lai, sẽ là các vệ tinh quan sát trên quỹ đạo. Nhờ vậy, chúng ta có thể nhìn sâu hơn và xa hơn vào thẳm sâu vũ trụ.

Theo Nauka