Phải chăng Einstein đã sai?

Michael D. Lemonick

Một Neutrino Nhanh-hơn-ánh-sáng có thể đang khẳng định điều đó. 

Time, 23/9/2011
http://www.time.com/time/health/article/0,8599,2094665,00.html

HIẾU TÂN dịch

Các nhà vật lý có một câu cửa miệng mà họ sẵn sàng thốt ra khi một ai đó tuyên bố đã tìm tra một phát minh gây sửng sốt về vũ trụ. Họ bảo: “Quan trọng đấy. Nếu đúng”

Đó là một lối nói khéo của câu nói “đừng quá chắc vào đó” và họ thậm chí còn nói nhiều nữa về những ngày qua vân vân. Lý do: theo báo cáo, một tổ các nhà  khoa học châu Âu đã ghi được một loạt các hạt hạ nguyên tử gọi là neutrino chuyển động cao hơn tốc độ ánh sáng một chút. Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein, điều này không thể xảy ra vì ánh sáng di chuyển với tốc độ 299 km một giây, nó là vật duy nhất có thể đi nhanh như thế.

Nếu những người châu Âu mà đúng, thì Einstein không chỉ sai mà còn không có một manh mối nào hết. Những hàm ý có thể là vô cùng to lớn. Những hạt có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng về thực chất là chuyển động ngược thời gian, nó khiến cho câu nguyên nhân và kết quả trở nên lỗi thời.

"Nghĩ đến chuyện đó khác nào bắn trước khi lẩy cỏ," nhà vật lý thiên văn Đại học Rochester Adam Frank viết trên blog NPR của ông. Hoặc, như nhà vật lý Czech Lubos Motl diễn tả trên blog của ông, "Bạn có thể giết ông của bạn trước khi ông ấy làm tình lần đầu tiên với bà của bạn, như vậy làm cho sự tồn tại của bạn cần cho việc giết người mâu thuẫn với việc giết người ấy."

Cái bằng chứng cho việc chấm dứt hoàn toàn vật lý hiện đại và tính đúng đắn vũ trụ đến từ một thí nghiệm liên quan đến hai thiết bị vật lý hoàn hảo nhất. Cái đầu tiên là CERN, Trung tâm Châu Âu nghiên cứu Vật lý Hạt nhân, ở gần Geneva, nơi một máy gia tốc hạt đã tạo ra được chùm neutrino đầu tiên. Những hạt vật chất này kỳ quái cho dù bạn nhìn chúng cách nào: chúng khéo lách đến nỗi một trong chúng có thể đi qua một đoạn chì dài hàng nghìn tỉ dặm  mà không gây ra một va chạm nào.

Bởi vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi chùm hạt tạo bởi CERN có thể bay ra khỏi máy gia tốc hạt, vèo qua đỉnh Alp và xuất hiện ở Đài quan sát Gran Sasso, nằm trong một đường hầm sâu dưới đất, bên dưới dãy Apennine của Italy. Phần lớn các hạt neutrino vẫn tiếp tục di chuyển, nhưng chỉ một số ít, hoàn toàn do ngẫu nhiên, bị chặn lại bởi một trong những máy phát hiện neutrino của đài quan sát. Và khi hai phòng thí nghiệm đồng thời quan sát, hóa ra các hạt đã đi một hành trình 450 dặm (724 km) nhanh hơn một tia sáng có thể đi 0,0025% (tức là nếu ánh sáng có thể xuyên qua núi).

Phần nhỏ của một giây không phải là nhiều, nhưng nó đủ để lật nhào một thế kỷ vật lý học đã được thiết lập vững chắc, viết lại những cuốn sách giáo khoa và ném các khoa của những trường đại học lớn trên toàn thế giới vào một tình trạng kích động tập thể. Tóm lại, nó thật sự quan trọng.

Nếu đúng.

Hiện chưa có ai xé toạc những qui tắc của Einstein. Như các nhà vật lý biết rõ, các kết quả sửng sốt như thế này thường hóa ra là sai, đặc biệt khi chúng không được kiểm tra kép. Đôi khi điều đó có nghĩa là nhóm nghiên cứu đã công bố tin này đã làm một việc dỏm, giống như các nhà hóa học Utah năm 1989 gióng trống khua chiêng ầm ĩ loan báo họ đã đạt được phản ứng hạt nhân có kiểm soát trên một mặt bàn – sự rùm beng về phản ứng hạt nhân lạnh – qua mặt các nhà vật lý đã vật lộn nhiều năm để làm việc này với những cỗ máy nhiều tỉ đô la. Đôi khi nó chỉ có nghĩa là các nhà nghiên cứu đã giải thích quá lố những gì họ quan sát được, như khi các nhà khoa học của NASA nói họ đã tìm thấy bằng chứng về sự sống trên một tảng đá từ Sao Hỏa.

Và đôi khi các nhà nghiên cứu đã làm đúng cách, kiểm tra cẩn thận thiết bị và các phép tính của họ để tin chắc rằng họ không bị lừa bởi cái thất thường có khả năng gây rối của thiết bị. Các nhà khoa học Grand Sasso đã làm đúng yêu cầu cần thiết, và bạn biết không? Họ vẫn không thể tìm ra bất kỳ chứng cứ nào rằng họ đã bỏ sót điều gì

Nhưng điều đó không có nghĩa là họ không bỏ sót. Luôn luôn có thể xảy ra chuyện các dụng cụ của họ hoạt động không đúng theo một cách rất tinh vi không để ai phát hiện được vào thời điểm này. Ta cứ đánh cược rằng thiết bị là đúng đi – nếu các neutrino có thể thật sự di chuyển nhanh hơn ánh sáng – thì vẫn không ai đi chuốc lấy kết quả gây sốc ấy cho đến khi một tập hợp các nhà nghiên cứu khác, sử dụng một tập hợp các thiết bị khác, đạt được cùng kết quả. Thật ra, đó chính là điều mà Antonio Ereditano thuộc trường Đại học Bern, lãnh đạo đầu Grand Sasso của thí nghiệm, đang hy vọng. Ông nói với BBC: "Tôi hy vọng là một thí nghiệm khác, độc lập sẽ tìm ra cùng kết quả. Khi đó tôi mới thở phào nhẹ nhõm." Cái khao khát được kiểm tra đúp – và chứng tỏ là sai – mang lại cho các nhà khoa học uy tín lớn, cho dù giám khảo vẫn còn tiếp tục tìm kiếm.

Ý kiến thứ hai có thể đến ngay. Một nhóm nghiên cứu ở liên hợp máy gia tốc hạt gần Chicago, nói họ đang chuẩn bị để làm ngay khi vòng tiếp theo của nghiên cứu Ereditano được tiếp nhận. Đã từng xảy ra, từ năm 2007, các nhà vật lý học của phòng thí nghiệm Fermi tuyên bố rằng họ đã làm ra những neutrino nhanh-hơn-ánh-sáng của họ. Cả điều đó nữa cũng có thể đã là rất quan trọng nếu đúng, nhưng khi phân tích kỹ lưỡng hơn, bằng chứng biến mất. Các nhà khoa học của phòng thí nghiệm Fermi đã chấp nhận phán quyết này vào thời gian đó, đúng như những người châu Âu chắc chắn sẽ chấp nhận nếu "phát minh" mới này bay đi theo mây khói, như các nhà vật lý ở khắp nơi đang đoan chắc như vậy.

Hoặc có thể nó không. Lịch sử khoa học đầy rẫy những tuyên bố mà cuối cùng tỏ ra là sai, nhưng có một số ý tưởng quá quắt cuối cùng lại hóa ra là đúng. Lấy ví dụ vật chất tối, một thứ vật chất bí hiểm, vô hình, nặng hơn những ngôi sao nhìn thấy được và các thiên hà một hệ số 10 trên 1. Khi nó được đưa ra lần đầu tiên trong những năm 1930, không có ai tin cả. Khi nó tái xuất hiện trong những năm 1960, mọi người cười. Nay nó được công nhận một cách vững vàng như một bộ phận cơ bản của vũ trụ.

Loại sự việc này có thể xảy ra nữa. "Dựa trên kinh nghiệm quá khứ, những kết quả này có thể là sai," Adam Frank viết trên NPR. org, nhưng chắc chắn sẽ là một đột phá ngoạn mục nếu chúng được chứng minh là đúng"