Tạp chí Khoa học (08) Khám phá bí ẩn về vật chất tối

Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways, yet form a quarter of the mass of our universe.

Patricia Burchat studies the structure and distribution of dark matter and dark energy. These mysterious ingredients can't be measured in conventional ways. Source: TED

Get the SBS Audio app

Other ways to listen

Cùng tìm hiểu về vật chất tối, một loại vật chất trên giả thuyết không phát ra hay phản chiếu đủ bức xạ điện từ để có thể quan sát được bằng kính thiên văn hay các thiết bị đo đạc hiện nay, nhưng có thể được nhận ra từ những ảnh hưởng hấp dẫn của nó đối với chất rắn và các vật thể khác trong vũ trụ.


Các nhà khoa học tin rằng vật chất tối là thành phần cơ bản chiếm đến 70% vật chất trong vũ trụ. Nhà khoa học Patricia Burchat cho biết:

"Là một nhà vật lý về hạt, tôi nghiên cứu các hạt cơ bản và cách chúng tương tác ở mức cơ bản nhất. Trong suốt sự nghiệp của mình, tôi sử dụng các loại máy gia tốc, chẳng hạn như máy gia tốc electron tại Trường đại học Stanford, để nghiên cứu vật chất ở mức độ vi mô. Nhưng gần đây, tôi chuyển hướng sang vũ trụ ở mức độ vĩ mô. Bởi vì, tôi sẽ giải thích cho các bạn, những thứ vi mô và vĩ mô thật sự liên quan chặt chẽ đến nhau. Tôi sẽ nói cho các bạn biết quang cảnh vũ trụ trong thế kỷ 21 của chúng ta, nó được cấu tạo như thế nào và các câu hỏi lớn trong khoa học vật lý.

"Gần đây, chúng ta nhận ra rằng vật chất thường trong vũ trụ -- và khi nói đến vật chất thường, ý tôi là các bạn, tôi, các hành tinh, ngôi sao, thiên hà -- vật chất thường chỉ chiếm vài phần trăm thành phần của vũ trụ. Gần một phần tư, hay xấp xỉ một phần tư vật chất trong vũ trụ là một thứ vô hình. Gọi là vô hình, nghĩa là nó không hấp thụ quang phổ điện từ. Nó không phát xạ trong quang phổ điện từ. Nó không phản xạ. Nó không tương tác với quang phổ điện từ, thứ chúng ta dùng để phát hiện các sự vật. Nó hoàn toàn không tương tác. Vậy làm sao ta biết nó tồn tại? Nhờ vào hiệu ứng hấp dẫn. Trên thực tế, vật chất tối thống trị hiệu ứng hấp dẫn trong vũ trụ ở phạm vi vĩ mô, và tôi sẽ đưa ra dẫn chứng về điều đó."
"Trong những ngân hà, đặc biệt là ngân hà xoắn ốc, hầu hết các ngôi sao tập trung ở trung tâm ngân hà. Số lượng khổng lồ các ngôi sao giữ chúng chuyển động theo quỹ đạo trong ngân hà. Và chúng ta có những ngôi sao chạy theo vòng tròn. Như bạn có thể tưởng tượng, các ngôi sao nằm càng gần khu vực trung tâm thì xoay càng nhanh hơn so với những ngôi sao ở xa.

"Vậy nên bạn sẽ cho rằng nếu bạn đo tốc độ quỹ đạo của các ngôi sao, tốc độ ở khu vực rìa sẽ chậm hơn so với ở trong. Hoặc, nếu đo tốc độ dựa vào khoảng cách, chúng ta sẽ cho rằng tốc độ giảm dần khi khoảng cách tăng lên từ tâm thiên hà. Tuy nhiên, khi thực hiện đo đạc, cái chúng ta có được là tốc độ gần như không đổi, theo tương quan với khoảng cách. Nếu nó bất biến, có nghĩa là các ngôi sao bên ngoài cảm nhận được hiệu ứng hấp dẫn của những vật chất mà chúng ta không nhìn thấy. Trên thực tế, thiên hà này và tất cả những thiên hà khác như được nhúng trong một đám mây vật chất tối vô hình. Và đám mây vật chất này có dạng cầu hơn hẳn bản thân các thiên hà, và nó bao phủ rộng hơn rất nhiều so với các thiên hà.

"Bản thân các thiên hà không nằm ngẫu nhiên trong không gian, chúng có xu hướng co cụm lại. Đây là ví dụ về một cụm thiên hà rất nổi tiếng, Coma. Có đến hàng ngàn thiên hà trong cụm này. Chúng là những đốm trắng, mờ mờ, hình ovan. Những cụm thiên hà này -- chúng ta chụp hình nó bây giờ, và chụp hình nó trong một thập kỷ nữa, chúng vẫn sẽ giống hệt nhau. Thế nhưng thực tế là những thiên hà này đang di chuyển với tốc độ chóng mặt. Chúng đang di chuyển xung quanh trường hấp dẫn tiềm năng của cụm thiên hà. Và tất cả các thiên hà đang chuyển động. Chúng ta có thể đo vận tốc của những thiên hà này, vận tốc quỹ đạo, và tính được mật độ của cụm thiên hà này.

"Và một lần nữa, cái mà chúng ta tìm thấy là số lượng thiên hà trên thực tế lớn hơn nhiều so với số lượng thiên hà chúng ta có thể nhìn thấy và đếm được. Xem các phần khác của quang phổ điện từ, chúng ta sẽ thấy có rất nhiều gas trong cụm thiên hà này. Trên thực tế, lượng vật chất tối cấu thành nên khối thiên hà nhiều gấp khoảng 10 lần lượng vật chất thường. Sẽ tốt hơn nếu chúng ta có thể nhìn thấy vật chất tối rõ ràng hơn một chút. Chúng ta có thể nhìn thấy nó trực quan hơn không? Có thể chứ!"
Collage of six cluster collisions with dark matter maps
Collage of six cluster collisions with dark matter maps (ESA/Hubble) Source: ESA/Hubble
"Để tôi chỉ cho các bạn chúng ta nhìn bằng cách nào. Đây là người quan sát: có thể là mắt người, hoặc kính viễn vọng. Giả sử đây là một thiên hà trong vũ trụ. Làm thế nào chúng ta thấy thiên hà đó? Một tia sáng rời khỏi thiên hà và du hành xuyên qua vũ trụ trong hàng tỉ năm, trước khi chạm vào kính viễn vọng hay mắt của bạn. Giờ thì, làm thế nào chúng ta tính được vị trí của thiên hà ấy? Chúng ta suy luận bằng hướng di chuyển của tia sáng khi nó chiếu đến mắt chúng ta, phải không? Chúng ta nói, tia sáng đến từ hướng này; nên thiên hà phải ở đó. Giờ, giả sử tôi đặt ở giữa một cụm thiên hà -- và đừng quên có cả vật chất tối. Giờ đây, nếu chúng ta xem xét một tia sáng khác, phát đi theo hướng này, chúng ta cần phải tính đến điều Einstein dự đoán khi ông phát triển Thuyết tương đối rộng. Và đó chính là trường hấp dẫn, do khối thiên hà sinh ra, sẽ làm lệch hướng không chỉ quỹ đạo của các hạt, mà cả bản thân ánh sáng nữa.

"Vì thế tia sáng này sẽ không tiếp tục đi theo một đường thẳng, mà sẽ bị bẻ cong và chiếu đến mắt chúng ta. Người quan sát sẽ nhìn thấy thiên hà ở đâu? Bạn có thể trả lời. Bên trên, đúng không? Chúng ta suy luận ngược lại và cho rằng thiên hà nằm ở phía trên. Có tia sáng nào khác có thể đến mắt người quan sát từ thiên hà đó không? Có! Tia sáng có thể đi xuống dưới, bị bẻ cong và chiếu lên mắt người quan sát, và người quan sát thấy tia sáng ở đây.

"Giờ, tính đến thực tế là chúng ta sống trong một vũ trụ ba chiều, một không gian ba chiều. Có những tia sáng nào có thể đi đến mắt chúng ta nữa không? Có! Những tia sáng có thể nằm trên một hình nón. Vậy toàn bộ tia sáng trên một hình nón -- tất cả sẽ bị bẻ cong bởi cụm thiên hà và hướng đến mắt người quan sát. Nếu có một cụm nón tia sáng chiếu đến mắt tôi, tôi sẽ thấy gì? Một vòng tròn. Gọi là Vòng tròn Einstein. Einstein đã tiên đoán điều đó. Đây chỉ có thể là một vòng tròn hoàn hảo nếu nguồn sáng, vật làm lệch và nhãn cầu, trong trường hợp này, tất cả đều nằm trên một đường thẳng hoàn hảo. Nếu chúng xiên một chút, chúng ta sẽ thấy một hình ảnh khác.

"Vậy bằng chứng mà chúng ta có là một phần tư vũ trụ là vật chất tối -- thứ thu hút trường hấp dẫn này -- là các thiên hà, tốc độ các ngôi sao di chuyển theo quỹ đạo trong các thiên hà là rất lớn; nó phải được nhúng trong vật chất tối. Tốc độ các thiên hà trong cụm di chuyển theo quỹ đạo là rất lớn; chúng phải được nhúng trong vật chất tối. Và chúng ta nhìn thấy những tác động thấu kính hấp dẫn, chứng tỏ rằng các cụm thiên hà được nhúng trong vật chất tối."

Sony a9 đoạt giải “Máy ảnh của năm” tại Nhật Bản

Giải thưởng Camera Grand Prix 2018 được tổ chức bởi Câu lạc bộ Báo chí Máy ảnh (CJPC), vinh danh các sản phẩm máy ảnh tốt nhất được giới thiệu ra thị trường trong năm tài chính trước đó. Thành phần ban giám khảo bao gồm 53 chuyên gia đến từ nhiều ngành nghề khác nhau, như biên tập viên, kỹ thuật viên, phóng viên, nhiếp ảnh gia…

Máy ảnh của năm: Sony a9

Chiếc máy ảnh Sony a9 được bầu chọn là sản phẩm tốt nhất trong số tất cả các máy ảnh ra mắt trong năm qua, và nhận được nhiều lời khen ngợi từ ban giám khảo:

“Đây chắc chắn là một chiếc máy ảnh đột phá, gợi ý về những khả năng của máy ảnh trong tương lai,” CJPC viết. “Nó đã thay đổi khái niệm về máy ảnh không gương lật, và thuyết phục chúng tôi rằng một số bức ảnh, cả tĩnh vật lẫn chuyển động, chỉ có thể được chụp bằng chiếc máy ảnh này. Phù hợp cho người dùng chuyên nghiệp. Rất nhiều thành viên của ban giám khảo đánh giá cao sự sáng tạo trong chiếc máy ảnh này.”

Ra mắt vào năm 2017, máy ảnh Sony a9 được trang bị khả năng chụp liên tục 20 hình/giây, hệ thống lấy nét 25 điểm nhận diện theo pha và 693 điểm nhận diện tương phản với độ phủ 93% diện tích cảm biến. Cảm biến full-frame của máy có độ phân giải 24MP, chống rung 5 trục, và hỗ trợ quay phim 4K.

Ống kính của năm: Olympus 17mm f/1.2 PRO

Ống kính Olympus M.Zuiko 17mm f/1.2 PRO được bầu chọn là Ống kính của năm.

“Sở hữu độ phân giải vượt trội và bokeh chất lượng cao, ống kính siêu nhanh này mang lại góc nhìn rộng nhất hiện nay trong dòng ống kính f/1.2 của Olympus,” CJPC viết. “Bên cạnh tiêu cự thuận tiện khi sử dụng, độ sâu trường ảnh vừa phải có thể đạt được khi mở khẩu tối đa ở f/1.2. Phẩm chất của bokeh, nhờ vào kinh nghiệm và kỹ thuật của công ty, ngang tầm với một chiếc máy ảnh chuyên nghiệp, cho ra chất ảnh trong trẻo, đẹp mắt. Ống kính này xứng đáng với sự tin tưởng của bất kỳ nhiếp ảnh gia nào. […] Đây là ống kính tốt nhất cho chất lượng ảnh tối đa.”

PRO là tên của dòng ống kính cao cấp được Olympus phát triển với khẩu độ f/1.2 cùng chất lượng quang học vượt trội. Hồi năm 2016, công ty này giới thiệu thành viên đầu tiên của dòng PRO là ống kính 25mm f/1.2.

Giải thưởng do Độc giả và Ban Biên tập bầu chọn: Nikon D850

Máy ảnh DSLR Nikon D850 nhận được giải thưởng do cả Độc giả và Ban biên tập bầu chọn trong Camera Grand Prix năm nay.

“Một chiếc máy ảnh DSLR hoàn hảo với kính ngắm quang học và gương lật nhanh, xứng đáng được gọi là một kiệt tác trong lịch sử máy ảnh,” CJPC viết. “Thay vì tập trung vào một tính năng cụ thể, đây là một chiếc máy ảnh đa dụng và phù hợp cho nhiều thể loại khác nhau, bao gồm báo chí, thể thao, chân dung và phong cảnh. Khả năng vận hành được thiết kế tỉ mỉ là một điểm thu hút khác, giúp cho bạn có thể thao tác mượt mà như ý muốn. D850 thể hiện những phẩm chất tốt nhất của một chiếc máy ảnh SLR với những tính năng và độ khả dụng tinh tế nhất. Bất kỳ người yêu nhiếp ảnh nào cũng sẽ ngưỡng mộ chiếc máy ảnh này.”

Nikon D850 sở hữu đầy đủ yếu tố của một chiếc máy ảnh full-frame đáng mơ ước, với cảm biến 45,7 megapixel CMOS và bộ xử lý hình ảnh Expeed 5 mới nhất. Thiết bị này có khả năng quay video 4K UHD tại 30 hoặc 24 khung hình/giây và video 1080p tại 120 khung hình/giây. Bên cạnh đó, máy còn trang bị chế độ quay video time-lapse 8K, gấp đôi độ phân giải trên những máy DSLR phổ thông khác.

Giải thưởng do Ban biên tập bầu chọn: Panasonic LUMIX G9 PRO

Và cuối cùng, Giải thưởng do Ban biên tập bầu chọn thứ hai được trao cho máy ảnh không gương lật Panasonic LUMIX G9 PRO.

“Máy ảnh G9 đánh dấu một sự phát triển tuyệt vời với những bước cải tiến đáng kể về tính năng, để trở thành một chiếc máy ảnh cao cấp toàn diện,” CJPC nói. “Chúng tôi có thể cảm nhận thái độ nghiêm túc của nhà sản xuất đối với nhiếp ảnh, với mức độ hoàn hảo cao nhất của dòng máy Micro Four Thirds, mang lại tầm nhìn về những chiếc máy ảnh thực tế hơn trong tương lai. Đây là một chiếc máy ảnh đầy tham vọng, tiện dụng cho nhiều tình huống chụp ảnh với tính năng chụp liên tục nhanh chóng và lấy nét tự động chính xác.”

Bên cạnh chất lượng ảnh 20 MP, Lumix G9 còn khiến người dùng ấn tượng với tính năng High Resolution, theo đó cảm biến sẽ dịch chuyển và ghép 8 bức ảnh lại với nhau để tạo nên thành phẩm cuối cùng có độ phân giải cao 80 MP ở định dạng JPEG hoặc RAW.

Thêm thông tin và cập nhật Like   

Nghe SBS Radio bằng tiếng Việt mỗi tối lúc 7pm tại 

Share