Kết quả của một thí nghiệm có tính đột phá trong lĩnh vực vật lý vừa được các nhà thiên văn học công bố: đó là lực hấp dẫn truyền với vận tốc ánh sáng. Phát hiện này cũng đồng nghĩa với việc thuyết tương đối rộng của Einstein đã vượt qua cuộc thử thách trong sự thành công mỹ mãn.

     Edward Fomalont, Đài thiên văn radio quốc gia tại bang Virginia (Mỹ) và Sergei Kopeikin, Đại học Missouri ở Columbia vừa thông báo kết quả này tại cuộc họp của Hiệp hội thiên văn học Mỹ đang diễn ra tại Seattle.

Thí nghiệm đo tốc độ hấp dẫn: 1- sóng radio từ chuẩn tinh bị lực hút của sao Mộc bẻ cong, nên tụ lại thành một vòng tròn. 2- Sao Mộc chuyển động chặn mất ánh sáng từ chuẩn tinh tới. 3- Sóng hấp dẫn phát ra từ sao Mộc, tương tác với sóng radio và bóp méo vòng sóng radio trên.

Isaac Newton từng cho rằng lực hấp dẫn truyền với vận tốc vô hạn, nghĩa là lực hút từ một vật thể tác động lên một vật thể khác sẽ được truyền đi ngay tức khắc. Tuy nhiên, Einstein và các nhà vật lý hiện đại lại tin rằng, hấp dẫn phải có vận tốc tương đương với vận tốc ánh sáng. Ông đã xây dựng ý tưởng này thành thuyết tương đối rộng vào năm 1915.

     Sự khác biệt này sẽ được làm sáng tỏ nếu một ngày nào đó mặt trời biến mất. Khi đó, nếu lực hấp dẫn truyền với vận tốc vô hạn, thì trái đất ngay lập tức sẽ bị bay vào vũ trụ mà không có lực nào níu kéo lại. Nhưng nếu hấp dẫn truyền với tốc độ của ánh sáng, thì trái đất còn quay trên quỹ đạo của nó trong vòng 8 phút 1/3 nữa, tức là đúng bằng thời gian để ánh sáng, và lực hấp dẫn, truyền qua khoảng không gian 149 triệu km từ mặt trời đến trái đất.

     Nhưng việc mặt trời biết mất hầu như là không thể. Vậy có thể đo vận tốc hấp dẫn bằng cách nào? Phương pháp trực tiếp nhất là đo các sóng hấp dẫn, tức là các gợn sóng trong không-thời gian truyền đến chỗ chúng ta từ những vật thể có khối lượng lớn. Nhưng tới nay, chưa ai làm được việc đó.

     Kopeikin đã tìm ra một cách đo khác. Ông viết lại phương trình của thuyết tương đối rộng, để diễn tả trường hấp dẫn của một vật thể đang chuyển động, thông qua ba đại lượng, gồm: khối lượng và vận tốc của vật thể, vận tốc của lực hấp dẫn. Như vậy, nếu người ta có thể đo được trường hấp dẫn của sao Mộc, trong khi biết khối lượng và vận tốc của nó, người ta có thể suy ra vận tốc của lực hấp dẫn.

     Một cơ hội để thực hiện phép tính này đã xảy ra vào tháng 9/2002, khi sao Mộc đi qua phía trước một chuẩn tinh đang phát ra các sóng radio. Fomalont và Kopeikin đã kết hợp các quan sát từ hàng chục các đài thiên văn radio trên khắp thế giới để đo sự thay đổi biểu kiến trong vị trí của chuẩn tinh, khi trường hấp dẫn của sao Mộc bẻ cong các sóng radio của nó.

     Các tính toán đã đưa hai nhà nghiên cứu đến kết luận rằng, lực hấp dẫn truyền với tốc độ tương tự như vận tốc ánh sáng (chính xác hơn là bằng 0,95 vận tốc ánh sáng). Tuy nhiên, sai số của phép đo có thể lên tới 20%.

     John Baez, một nhà vật lý học tại Đại học California ở Riverside, bình luận: “Einstein một lần nữa lại chiến thắng”. Ông cũng bổ sung thêm rằng, bất kỳ kết quả nào khác đi sẽ là một cú sốc đối với giới khoa học.

Nguồn NewSci, DallasNews