Bài tiểu luận cuối học phần - CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TỐI QUAN SÁT THẤY TRONG THIÊN VĂN ( Nguyễn Quốc Trị )

Năng lượng tối là gì Năng lượng tối là dạng năng lượng không phát sáng, có áp suất âm và phân bố dàn trãi trong vũ trụ. Theo những số đo của kính thiên văn vũ trụ Hubble, năng lượng tối đang đẩy vũ trụ giãn ra, dường như là năng lượng không đổi mà Albert Einstein từng dự đoán. Năng lượng này là một dạng năng lượng lạ, tác động theo cách đối lập với năng lượng hấp dẫn. Năng lượng tối làm cho các thiên hà trong vũ trụ di chuyển ra xa nhau với tốc độ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tiểu luận cuối học phần - CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TỐI QUAN SÁT THẤY TRONG THIÊN VĂN ( Nguyễn Quốc Trị )Bài tiểu luận cuối học phần Nguyễn Quốc Trị CÁC MÔ HÌNH LÝ THUYẾT GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TỐI QUAN SÁT THẤY TRONG THIÊN VĂNI. Năng lượng tối là gì Năng lượng tối là dạng năng lượng không phát sáng, có áp suất âm và phân bố dàntrãi trong vũ trụ. Theo những số đo của kính thiên văn vũ trụ Hubble, năng lượng tối đangđẩy vũ trụ giãn ra, dường như là năng lượng không đổi mà Albert Einstein từng dự đoán.Năng lượng này là một dạng năng lượng lạ, tác động theo cách đối lập với năng lượnghấp dẫn. Năng lượng tối làm cho các thiên hà trong vũ trụ di chuyển ra xa nhau với tốc độngày càng tăng. Einstein đã ám chỉ năng lượng này bằng một hằng số gọi là hằng số vũtrụ. Lý thuyết của ông cho rằng vũ trụ không có năng lượng tối sẽ tự sụp đổ do suy sụphấp dẫn nên sự tồn tại của năng lượng tối là để làm cho vũ trụ cân bằng với lực hấp dẫnbình thường và làm cho nó khỏi tự sụp đổ. Cuối cùng, Einstein đã bác bỏ lý thuyết này donhững quan sát thiên văn của Hubble chứng tỏ vũ trụ đang giản nở . Tuy nhiên, nhữngquan sát về các vụ nổ siêu tân tinh hay những ngôi sao xa nổ tung cách đây từ lâu, đã tăngthêm tính tin cậy của lý thuyết trên. Các nhà khoa học cho rằng chính năng lượng tối lànguyên nhân làm vũ trụ giãn ra và tăng tốc độ. Theo tính toán của các nhà khoa học, nănglượng tối chiếm khoảng 73% vũ trụ, vật chất tối chiếm khoảng 23% vũ trụ, còn lại 4% làvật chất mà chúng ta thấy được hiện nay.Như đã biết năng lượng tối được giả thuyết như là một dạng của năng lượng và tạo ra ápsuất âm. Thuyết tương đối rộng chỉ ra rằng, áp suất âm này có tác dụng nhưng ngượcchiều với lực hấp dẫn ở thang đo khoảng cách lớn. Chính vì vậy nó là nguyên nhân giatốc sự giãn nở của vũ trụ. Năng lượng tối có ở mọi nơi và choáng đầy vũ trụ của chúng ta.Để hiểu được bản chất của năng lượng tối chúng ta cần phải đi sâu vào vật lý lượng tử của Trang 1Bài tiểu luận cuối học phần Nguyễn Quốc Trịthế giới hạ nguyên tử. Như chúng ta đã biết, ở thang vi mô, không gian được coi là trốngrỗng hay chân không hoàn hảo thì không hoàn toàn trống rỗng mà được choáng đầy bởimột trường gọi là Higgs. Chính trường này đã đưa làm cho các quark và lepton có khốilượng . Trường Higgs làm chậm chuyển động của hạt, cho chúng khối lượng và giữ chocấu trúc của nguyên tử ổn định. Nếu không có trường Higgs, electron có thể chuyển độngvới tốc độ ánh sáng, nguyên tử sẽ bị phá vỡ cấu trúc và tan rã ngay lập tức. Năng lượngchân không với các hạt lượng tử trong chân không hoàn hảo của thế giới vi mô có thể lànguồn gốc của năng lượng tối. Việc khám phá ra lý thuyết siêu đối xứng, một phát biểuquan trọng của lý thuyết dây, cho phép hiểu rõ mối liên hệ giữa năng lượng tối và trườngHiggs. Nếu tồn tại, các boson Higgs sẽ đóng một vai trò quan trọng về thành phần nănglượng tối.Sau đây chúng ta đi tìm hiểu một số mô hình năng lượng tối hiện nay.II. Các mô hình năng lượng tối1. Mô hình hằng số vũ trụ ΛMô hình đơn giản nhất để giải thích cho sự tồn tại của năng lượng tối là hằng số vũtrụ.Thuyết tương đối rộng của Einstein đã chỉ ra rằng, vũ trụ sẽ phải suy sụp bởi chính sứcmạnh hấp dẫn của nó. Cũng như nhiều khoa học gia thời đó, ông đã cố chỉnh sửa cácphương trình của thuyết tương đối rộng bằng cách thêm vào một hằng số, gọi là hằng sốvũ trụ , để mô tả một vũ trụ tĩnh tại không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, hằng số nàylại ám chỉ một lực đẩy cân bằng với lực hấp dẫn ở khoảng cách lớn để giữ cho vũ trụkhông giãn nở và không co lại theo thời gian (nghiệm của các phương trình Einstein lànghiệm dừng). Lúc đó, Einstein chỉ cho đó là một hiệu chỉnh toán học chứ không hề nghĩrằng hằng số đó lại phản ánh một sự thực nào đó. Năm 1929, nhà thiên văn người MỹEndwin Hubble khám phá ra sự giãn nở của vũ trụ thì Einstein mới nói rằng, đó là ngungốc lớn nhất của đời ông. Các quan sát với kính thiên văn trong không gian cũng nhưtrên mặt đất đã khẳng định chắc chắn thực tế đó, và hơn nữa, cho thấy, vũ trụ đang tăngtốc. Các thiên hà đang lao vút trong không gian và rời xa nhau. Trang 2Bài tiểu luận cuối học phần Nguyễn Quốc TrịNhưng ngày nay, hằng số vũ trụ học lại hồi sinh và có vẻ như Einstein đã đúng. Nó liênhệ chặt chẽ với một loại năng lượng của chân không lượng tử đang tràn ngập vũ trụ củachúng ta, mà ta gọi năng lượng tối. Chúng ta đang thử xem liệu rằng hằng số vũ trụ họcđóng vai trò gì về lực đẩy bí mật của năng lượng tối gia tốc sự giãn nở của vũ trụ haykhông.Như đã đề cập ở trên, để có một vũ trụ ...