Các nhà khoa học của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu tuyên bố họ đã phát hiện một loại hạt có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng.

Một chùm hạt neutrino. Ảnh: Science Daily.

Trong thuyết tương đối hẹp (hay thuyết tương đối đặc biệt), được công bố vào năm 1905, Albert Einstein nói không có bất kỳ vật chất nào trong vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ của ánh sáng (299.792 km/giây) trong môi trường chân không.

Nhưng hôm 23/9, Antonio Ereditato, người phát ngôn của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN), nói rằng những hạt neutrino trong máy gia tốc hạt lớn di chuyển với tốc độ lớn hơn ánh sáng.

Hiện tượng hạt neutrino di chuyển nhanh hơn ánh sáng được phát hiện hoàn toàn tình cờ bởi một nhà vật lý khi ông tham gia các thí nghiệm về hạt cơ bản. Các thí nghiệm thuộc dự án hợp tác giữa CERN và Trung tâm thí nghiệm Gran Sasso tại Italy.

Trong thí nghiệm, các chuyên gia đã bắn 15.000 luồng hạt neutrino từ ngoại ô thành phố Geneva tại Thụy Sỹ tới thành phố Gran Sasso, nơi chúng được thu nhận bởi các cỗ máy khổng lồ. Khoảng cách giữa điểm xuất phát và đích của các luồng hạt là 730 km.

Ánh sáng bay qua khoảng cách 730 km trong khoảng 2,4 phần nghìn giây, song các hạt neutrino bay nhanh hơn ánh sáng 60 phần tỷ giây, Telegraph cho biết.

“Đó chỉ là một sự khác biệt cực kỳ nhỏ, song về mặt lý thuyết nó vô cùng quan trọng”, Ereditato nói.

Do tầm quan trọng của phát hiện nên các nhà khoa học của CERN đã lặp lại thí nghiệm nhiều lần để kiểm chứng trước khi công bố.

“Chúng tôi rất tin tưởng vào kết quả mà chúng tôi tìm ra. Các nhà khoa học đã kiểm tra nhiều lần để tìm ra những yếu tố có thể làm sai lệnh kết quả trong quá trình đo, song họ không tìm thấy gì. Giờ đây chúng tôi muốn các đồng nghiệp trên khắp thế giới kiểm chứng kết quả một cách độc lập”, ông Ereditato phát biểu.

Nếu phát hiện của CERN được xác nhận là chính xác, nó sẽ làm giảm giá trị của thuyết tương đối hẹp do Einstein đề xướng, theo đó tốc độ ánh sáng là hằng số không đổi trong vũ trụ và không có dạng vật chất nào trong vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng.

Thuyết tương đối hẹp của Einstein, vốn đã đứng vững trong hơn một thế kỷ, là một trong những yếu tố tạo nên “Mô hình chuẩn” trong vật lý hiện đại. Ngày nay giới khoa học sử dụng “Mô hình chuẩn” để mô tả, giải thích nguyên lý hoạt động của mọi thứ trong vũ trụ.

Máy gia tốc hạt lớn (LHC) là cỗ máy lớn nhất thế giới mà con người tạo ra. Nó nằm dưới một đường hầm có chiều dài 27 km ở khu vực biên giới Pháp – Thụy Sĩ. Kể từ khi LHC ra đời tới nay, Tổ chức Nghiên cứu nguyên tử châu Âu (CERN) liên tục đưa các luồng hạt proton vào máy để chúng va chạm với nhau.

Neutrino là hạt sơ cấp không mang điện tích, bền, có khối lượng nghỉ bằng không hoặc rất nhỏ. Do khối lượng nghỉ rất gần với không nên hạt neutrino chuyển động với tốc độ gần bằng ánh sáng và có khả năng đâm xuyên mọi thứ. Trong vũ trụ, hạt neutrino có thể di chuyển dễ dàng qua các phản ứng hạt nhân của ngôi sao và mang theo một phần năng lượng đáng kể của ngôi sao.

Nhiều tiểu thuyết giả tưởng cho rằng, nếu con người có thể tạo ra một dạng vật chất di chuyển nhanh hơn ánh sáng, chúng ta có thể quay ngược thời gian.

Giới vật lý hoài nghi việc hạt bay nhanh hơn ánh sáng

Nhiều nhà vật lý hàng đầu thế giới tỏ ra thận trọng sau khi các nhà khoa học châu Âu tuyên bố họ tìm ra hạt bay nhanh hơn vận tốc ánh sáng trong các thí nghiệm.

Ngày 23/9, các nhà khoa học thuộc Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) tuyên bố hạt neutrino mà họ phóng ra di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Trong thí nghiệm, các chuyên gia đã bắn 15.000 luồng hạt neutrino từ ngoại ô thành phố Geneva tại Thụy Sỹ tới thành phố Gran Sasso. Khoảng cách giữa điểm xuất phát và đích của các luồng hạt là 730 km. Ánh sáng bay qua khoảng cách 730 km trong khoảng 2,4 phần nghìn giây, song các hạt neutrino bay nhanh hơn ánh sáng 60 phần tỷ giây.

Phát hiện này khiến nhiều nhà khoa học trên thế giới đặt câu hỏi về tính đúng đắn của thuyết tương đối hẹp do nhà vật lý lừng danh Albert Einstein đề xướng. Thuyết tương đối hẹp, được coi là hòn đá tảng của vật lý hiện đại, khẳng định mọi dạng vật chất trong vũ trụ không thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng trong chân không.

AP đưa tin các nhà khoa học của CERN đang thực hiện việc phóng hạt neutrino với tốc độ cao hơn để xác định xem họ nhầm lẫn hay thuyết của Einstein sai. Đây là đáp án rất quan trọng đối với cả vũ trụ.

Thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein khẳng định mọi vật trong vũ trụ không thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Ảnh: AP.

Nếu phát hiện của các nhà khoa học thuộc CERN được xác nhận là chính xác bằng thực nghiệm, nó sẽ không thay đổi tính chất của vũ trụ hay cuộc sống của muôn loài. Song chắc chắn nó sẽ thay đổi cách hiểu của chúng ta đối với thế giới xung quanh.

Chỉ có hai phòng thí nghiệm trên thế giới có thể lặp lại thí nghiệm phóng hạt neutrino của CERN. Đó là phòng thí nghiệm Fermilab tại thành phố Chicago, Mỹ và một phòng thí nghiệm tại Nhật Bản.

Ban lãnh đạo phòng thí nghiệm Fermilab tuyên bố họ sẽ kiểm chứng phát hiện của các nhà khoa học châu Âu. Vấn đề duy nhất là các hệ thống đo đạc của họ không chính xác như hệ thống đo đạc của CERN. Rob Plunkett, một nhà khoa học của Fermilab, thừa nhận phòng thí nghiệm không thể nâng cấp các hệ thống đo đạc trong một thời gian ngắn.

Plunkett nói rằng có lẽ các học thuyết của Einstein cần được bổ sung, nhưng ông nói thêm: “Làm những việc trái với học thuyết của Einstein là rất nguy hiểm. Học thuyết của Einstein đã được kiểm chứng nhiều lần trong hơn một thế kỷ qua”.

Di chuyển nhanh hơn ánh sáng là điều không thể xảy ra trong thuyết tương đối hẹp của Einstein – học thuyết vốn được biết đến với công thức E=mc2. Tốc độ ánh sáng (299.792 km/s) từ lâu đã được coi là giới hạn tốc độ trong vũ trụ.

“Chúng tôi sẽ rất vui sướng nếu hạt neutrino thực sự bay nhanh hơn ánh sáng, bởi chúng tôi thích một thứ gì đó có khả năng làm lung lay nền tảng hiểu biết của con người”, Brian Greene, nhà vật lý nổi tiếng của Đại học Columbia tại Mỹ, bình luận.

Ngay chính các nhà khoa học của CERN cũng tỏ ra dè dặt với phát hiện của các đồng nghiệp.

“Suy nghĩ mà mọi người đang theo đuổi là: Điều đó không thể đúng và không thể xảy ra trong thực tế”, James Gillies, một chuyên gia làm việc cho CERN, nói.

John Ellis, một nhà vật lý lý thuyết của CERN, nói rằng việc kêu gọi cộng đồng khoa học quốc tế kiểm chứng phát hiện của CERN là điều quan trọng.

“Thuyết tương đối hẹp của Einstein đặt nền tảng cho mọi thứ trong vật lý hiện đại. Nó vẫn thể hiện sự đúng đắn tới tận bây giờ”, Ellis nói.

Vào năm 2007 một nhóm chuyên gia của Fermilab từng thực hiện được một thí nghiệm mà trong đó hạt neutrino di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Song thí nghiệm đó có sai số quá lớn nên giới khoa học không coi trọng nó.

Bà Jenny Thomas, giáo sư vật lý của trường University College of London tại Anh, nói rằng chắc chắn phải có một cách giải thích nào đó về phát hiện của CERN.

Drew Baden, trưởng khoa Vật lý của Đại học Maryland tại Mỹ, nói rằng rất có thể các nhà khoa học của CERN đã mắc một hoặc vài sai lầm trong quá trình đo đạc trong các thí nghiệm với hạt neutrino.

“Theo dõi hạt neutrino là việc rất khó. Cho tới khi phát hiện được kiểm chứng bởi một nhóm chuyên gia khác, chúng ta chỉ nên coi nó là một giấc mơ”, ông giải thích\

Làm lại thí nghiệm 'nhanh hơn ánh sáng'

Sau khi thông báo các hạt neutrino di chuyển nhanh hơn ánh sáng vào tháng trước, các nhà vật lý của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) quyết định lặp lại thí nghiệm theo cách khác để kiểm chứng kết quả.

Thuyết tương đối hẹp của nhà vật lý thiên tài Albert Einstein khẳng định không có bất kỳ dạng vật chất nào di chuyển nhanh hơn ánh sáng trong môi trường chân không. Ảnh: worldtruthtoday.com.

Vào tháng trước các nhà vật lý của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử châu Âu (CERN) bắn 15.000 luồng hạt neutrino bằng máy gia tốc hạt lớn từ Geneva tới phòng thí nghiệm Gran Sasso tại Italy. Khoảng cách từ điểm bắn các hạt neutrino tới điểm đích của chúng là 732 km. Trong quá trình đo vận tốc các luồng hạt neutrino, một nhà vật lý vô tình nhận thấy tốc độ của chúng lớn hơn 60 phần tỷ giây so với tốc độ ánh sáng.

Hôm qua CERN tuyên bố họ sẽ lặp lại thí nghiệm bắn hạt neutrino để kiểm chứng vận tốc của nó.

Lần này nhóm chuyên gia vật lý bắn hạt proton, chứ không phải hạt neutrino, bằng máy gia tốc hạt lớn. Sau hàng loạt tương tác phức tạp, các hạt neutrino được sinh ra từ luồng hạt proton và đâm xuyên qua lớp vỏ trái đất để tới Gran Sasso.

“Trong vài ngày qua chúng tôi đã bắn luồng hạt từ Geneva tới Gran Sasso. Việc đó sẽ cho phép các nhà vật lý lặp lại các thao tác đo, loại bỏ những sai lầm mang tính hệ thống có thể phát sinh”, tiến sĩ Sergio Bertolucci, giám đốc nghiên cứu của CERN, cho hay.

Ông Bertolucci cho rằng thực hiện lại thử nghiệm là việc cần thiết do mức độ quan trọng của phát hiện. Nó sẽ dập tắt những lời chỉ trích và cho phép các nhà vật lý phân tích kết quả thử nghiệm trước khi công bố rộng rãi.

Tốc độ ánh sáng (299.792 km/giây) được coi là giới hạn tốc độ trong vũ trụ. Trong thuyết tương đối hẹp (hay thuyết tương đối đặc biệt), được công bố vào năm 1905, Albert Einstein nói không có bất kỳ vật chất nào trong vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ của ánh sáng (299.792 km/giây) trong môi trường chân không.

Nhiều nhà khoa học hàng đầu trên thế giới tỏ ra hoài nghi phát hiện của CERN, bởi học thuyết của Einstein đã đứng vững hàng trăm năm qua. Đối với họ, lời giải thích “dễ nghe” nhất là một sai lầm mang tính hệ thống nào đó đã làm lệch kết quả đo vận tốc hạt neutrino.