Từ khi nào, khoa học “bẻ cong” không gian?

• Cuộc chạy đua mới trong không gian
• Bước tiến mới chinh phục không gian

Họ cho rằng chìa khoá để đạt tới phản trọng lực, cũng như cách thức chế tạo và vận hành động cơ Warp, nằm ở phản vật chất - dạng năng lượng bí ẩn tồn tại từ thời điểm đầu tiên của sự hình thành vũ trụ.

Vẫn còn những hoài nghi

Phản vật chất vốn chỉ có trên phim ảnh và tiểu thuyết. Với những fan hâm mộ của series bom tấn khoa học viễn tưởng Star Trek (Du hành giữa các vì sao), khái niệm phản vật chất không mấy xa lạ. Đây chính là loại năng lượng kì lạ được sử dụng làm nhiên liệu thần thánh giúp “đẩy” các tàu vũ trụ đi xuyên qua các không gian với vận tốc lớn hơn rất nhiều tốc độ ánh sáng.

Trong sách “Thiên thần và ác quỷ”, vị Giáo sư Langdon tìm mọi cách bảo vệ thành phố Vatican khỏi một vụ nổ bom phản vật chất. Thế nhưng nhiều tài liệu khoa học đã ghi chép lại sự nghi ngờ về loại vật chất này. Ví dụ, nhà vật lý học Paul Dirac đã đặt dấu hỏi với công thức E=mc2 - phương trình thế kỷ về sự tương đương khối lượng - năng lượng gắn liền với tên tuổi của nhà bác học vĩ đại người Đức Albert Einstein.

Paul Dirac cho rằng Einstein đã bỏ qua khả năng m có giá trị âm, và đề xuất biểu thức mới có dạng E=+/-mc2. Sự xuất hiện của dấu trừ vô cùng khác lạ, ẩn chứa phát hiện mà Dirac cho rằng hoàn toàn có thể tồn tại: phản hạt của electron, luôn đi song song với electron để tạo thành một cặp chứa sức mạnh khủng khiếp.

Với công thức của mình, Dirac khẳng định mọi vật chất thông thường đều có phản vật chất tương ứng, giống nhau về tính chất ngoại trừ sự đối lập điện tích. Và dường như dự đoán này được chứng minh khi nhà khoa học Carl Anderson đã ghi lại hình ảnh một số cặp điện tích biến mất ngay sau khi va chạm trong các thí nghiệm vào những năm 1930.

Bằng chứng về phản vật chất càng rõ ràng khi tổ chức nghiên cứu vật lý hạt nhân châu Âu tuyên bố tạo ra phản nguyên tử hydro sau hàng loạt các thí nghiệm ATRAP và ATHENA.

Những bằng chứng kể trên phần nào khiến giới khoa học nhận định phản hạt hoàn toàn có thật, và tiếp tục hành trình giải mã sự tồn tại của loại vật chất bí ẩn này. Trên lý thuyết, phản vật chất được coi như hình ảnh phản chiếu qua gương phẳng của vật chất thông thường.

Các hạt phản vật chất và hạt vật chất thông thường có khối lượng tương tự nhau, nhưng mang điện tích trái dấu. Nếu như vật chất thường có hạt electron (điện tích âm) và proton (điện tích dương) tạo nên cấu trúc nguyên tử, thì phản vật chất có phản hạt positron (“ảnh” của hạt electron) mang điện tích dương, cùng với phản proton mang điện tích âm. Sự tương tác giữa hai loại hạt đối nghịch này sẽ khiến chúng tự triệt tiêu lẫn nhau, từ đó giải phóng ra nguồn năng lượng rất lớn, thậm chí tạo nên nhiều cặp hạt và phản hạt khác. 

Không chỉ có vậy, giới khoa học nghi ngờ tương tác của phản vật chất với lực hấp dẫn có thể không giống như vật chất thông thường. Nếu được chứng minh, điều này đồng nghĩa với việc phản vật chất sẽ “chạy” xa hơn nguồn phát ra trường hấp dẫn, từ đó tạo nên cái gọi là phản trọng lực, đối lập hoàn toàn với khái niệm trọng lực hay lực hấp dẫn hiện nay trong vật lý học.

Trước đây, phản trọng lực chỉ có trong khoa học viễn tưởng, ở những thế giới vượt xa trí tưởng tượng của loài người. Một số nguồn tin cho rằng thực chất phản trọng lực đã được tìm thấy từ rất lâu nhưng chưa hề được tiết lộ vì lý do bảo vệ an toàn cho nhân loại. Thuyết âm mưu chỉ đích danh chính quyền Mỹ đang che giấu các nghiên cứu về loại lực kỳ lạ này.

Theo đó, trong nhiều thập kỷ, Mỹ đã sử dụng các căn cứ quân sự để che đậy vết tích các phi thuyền ngoài hành tinh sử dụng hệ thống động cơ đẩy phản trọng lực, cũng như thử nghiệm công nghệ áp dụng cho động cơ ở Trái Đất. Nhiều đoạn phim ghi lại cảnh xuất hiện rồi biến mất chớp nhoáng của vật thể bay không xác định.

Còn các nhân chứng cho biết đã nhìn thấy một vài vật thể đen hình tam giác khác thường lơ lửng trên bầu trời ở Mỹ, Bỉ và nhiều khu vực thuộc châu Âu. Cách chúng bay lượn cho thấy dấu hiệu của công nghệ mới lạ, có thể đang trong giai đoạn thử nghiệm, được đồn đoán xuất phát từ phòng nghiên cứu bí mật đặt trong khu vực 51 không thể xâm phạm.

Trò chơi của khoa học

Sự hoài nghi về phản lực đã khiến các nhà khoa học vào cuộc với ý tưởng mô hình AEGIS và ALPHA nhằm khảo sát phản hạt, tận dụng các phản hạt hydro trung hòa về điện tích. Đây là loại phản hạt cơ bản và đơn giản nhất, dễ tạo ra nhờ máy gia tốc hạt, hoàn toàn không làm chệch hướng kết quả thí nghiệm trong tương tác với các lực điện từ.

Việc quan sát phản hạt cần diễn ra kỹ càng bên trong những thiết bị điện từ trường cố định và siêu kín, có thể “giam” phản hạt và để chúng lơ lửng bên trong phục vụ cho quá trình phân tích, đo đạc thông số. Phương pháp phi truyền thống này được lựa chọn bởi vì lực hấp dẫn là lực yếu nhất trong các lực cơ bản, trong khi chỉ cần một cú chạm nhẹ nhất cũng có thể phá huỷ các phản hạt ngay lập tức.

Phản hạt “sống” bên trong thiết bị siêu lạnh này, với nhiệt độ được hạ dần tới gần sát độ 0 tuyệt đối để chúng di chuyển chậm lại đến mức dường như đứng yên. Không có bất cứ điện tích nào xuất hiện nhằm tránh gây nhiễu loạn.

Kết quả cho thấy phản hạt chính là “ảnh” của các nguyên tử hydro bình thường, có đầy đủ các đặc tính của hydro nhưng chỉ khác nhau về điện tích và chiều quay. Để tiếp tục quan sát phản hạt và lực hấp dẫn tương tác, thí nghiệm ALPHA-g và GBAR sẽ được tiến hành. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang dự tính tạo ra phản proton trong máy gia tốc hạt, rồi kết hợp với hạt positron để thu được phản hạt hydro trung hòa điện tích.

Các nguyên tử phản hạt hydro lơ lửng trải qua thử nghiệm rơi tự do bên trong một trường lực hấp dẫn để thử xem chúng sẽ di chuyển lại gần hay ra xa nguồn lực. Ngoài ra, giới nghiên cứu cũng muốn khảo sát trường hợp phản hạt có dấu hiệu bị “hút” bởi lực hấp dẫn.

Khi đó, nếu tốc độ “hút” chậm hơn so với nguyên tử hydro của vật chất thông thường thì khả năng xuất hiện phản trọng lực “kéo” phản hạt, triệt tiêu bớt lực hấp dẫn để đưa phản hạt đi xa dần nguồn tạo lực hấp dẫn. Đáp án cho mọi nghi ngờ dự kiến được công bố trong năm 2021, khi các máy gia tốc hạt tại tổ chức nghiên cứu vật lý hạt nhân châu Âu kết thúc chu kỳ nâng cấp và chính thức khởi động ALPHA-g và GBAR.

Một khi phản trọng lực sẽ được chứng minh, nó sẽ khơi mào cho những thay đổi đáng kể trong lĩnh vực vật lý. Khi ấy, phản trọng lực có thể trở thành công cụ tạo nên những đột phá, mở ra viễn cảnh phát triển các phương tiện không gian với tốc độ vượt trội. Cần lưu ý rằng, sức đẩy của phản vật chất trên lý thuyết rất khủng khiếp khi chỉ một chút vật chất này cũng có thể sản sinh một lượng lớn năng lượng.

Nhờ phản vật chất, trong tương lai, phi thuyền có thể di chuyển lâu dài trong vũ trụ, và hoạt động theo nguyên lý phản trọng lực nên hạn chế rủi ro thiếu hụt nhiên liệu. Tuy vậy, hạn chế cần tính đến là phải thu gom đủ lượng phản vật chất cần thiết trước khi tiến hành các bước tiếp theo.

Song song với quá trình tìm kiếm và chế tạo phản vật chất, một số ít nhà khoa học tại Mỹ, Đức và Anh đề xuất thử nghiệm lưu trữ phản vật chất. Theo họ, công nghệ lưu trữ đóng vai trò quan trọng như công nghệ tạo ra phản hạt, cho phép tiến hành nhiều thí nghiệm chuyên sâu can thiệp vào tương tác giữa lực hấp dẫn với phản hạt để triệt tiêu, làm giảm hay đổi chiều tác động của chính nó.

Đây là nền tảng rút ngắn hành trình sản xuất thành công những động cơ kiểu Warp nhằm phát ra từ trường mang năng lượng âm để uốn cong không - thời gian xung quanh tàu vũ trụ. Khi ấy, Warp sẽ tạo nên một cái bọt khổng lồ giúp tàu vũ trụ thoát khỏi lực hút từ các thiên thể như Mặt trời, Mặt trăng hay Trái Đất, và “lướt sóng” không gian trong những chuyến du hành liên sao với vận tốc nhanh hơn cả ánh sáng...