Các tia từ ngoài trái đất giúp ta hiểu về vũ trụ như thế nào - Veronica Bindi

Xem toàn bộ bài học ở: http://ed.ted.com/lessons/how-cosmic-rays-help-us-understand-the-universe-veronica-bindi

Chúng ta chỉ biết được 4% những gì tạo nên vũ trụ. Chúng ta có thể biết thêm được cái gì nằm ngoài thiên hà của chúng ta ... và liệu có tồn tại những loại vật chất chưa được khám phá? May mắn thay, chúng ta có "sứ giả" của không gian - tia vũ trụ - để cho chúng ta dữ liệu từ những phần vũ trụ ngoài tầm với của ta. Veronica Bindi giải thích khái niệm tia vũ trụ, và làm thế nào chúng có thể cung cấp thông tin về vũ trụ mênh mông, rộng lớn kia.

Bài giảng của Veronica Bindi, hoạt hình tạo bởi TED-Ed.

Chúng ta có thể biết bao nhiêu
về vũ trụ ngoài thiên hà của ta?

Kính viễn vọng Hubble
cho phép ta quan sát

những vật thể ở cách xa ta
13 tỉ năm ánh sáng.

Thế nhưng, điều này vẫn chưa giúp ta
trả lời hết những thắc mắc như:

"Vũ từ được tạo nên từ gì?'

"Nguyên tố nào có nhiều nhất
trong vũ trụ?"

"Trong vũ trụ có tồn tại những loại
vật chất chưa được khám phá ra không?"

"Có tổn tại những ngôi sao và thiên hà
phản vật chất không?"

Những câu hỏi này không thể được giải đáp
chỉ bằng những hình ảnh bình thường,

nhưng sẽ ra sao nếu có những thông điệp
cung cấp cho ta dữ liệu

từ những nơi rất xa trong vũ trụ

vượt xa tầm với của
các nhà nghiên cứu hay các vệ tinh?

Thật sự là có, "những sứ giả không gian"
đó chính là tia vũ trụ.

Victor Hess đã khám phá ra tia vũ trụ
vào năm 1912

khi ông bắt đầu nghiên cứu về sự thay đổi
về mức độ phóng xạ trong khí quyển,

cái mà được cho là phát ra
từ vỏ Trái Đất.

Hess lấy số liệu khi đang bay trên
khinh khí cầu vào ngày nhật thực,

và ông đã phát chứng minh rằng
mức độ phóng xạ càng tăng

khi càng lên cao và
mặt trời không thể là nguồn gốc của nó.

Một kết luận gây bắt ngờ là
bức xạ không đến từ nơi nào

trên Trái Đất mà đến từ vũ trụ.

Vũ trụ của ta
được tạo nên bởi rất nhiều vật thể.

Hàng tỉ ngôi sao với tất cả hình dạng,
hố đen, hạt nhân vũ trụ,

các hành tinh, tiểu hành tinh
và nhiều thứ khác.

Trong khi có sự thay đổi lớn, như khi một
ngôi sao lớn phát nổ thành siêu tân tinh,

hàng tỉ mảnh vụn
sẽ bị bắn vào không gian.

Mặc dù chúng được gọi là tia,

tia vũ trụ chứa những mảnh vật chất
có mức năng lượng cao

chứ không phải là
phô - tông mà đã tạo nên tia sáng.

Trong khi ánh sáng phát ra từ vụ nổ
đi theo đường thẳng

với tốc độ cực nhanh,

các mảnh vật chất bị giữ lại
bởi các đường cong

của sóng điện từ tạo ra bởi vụ nổ.

Băng tới lui qua những
đường điện trường, các mảnh vật chất

được tăng tốc tới vận tốc
gần bằng ánh sáng trước khi thoát ra.

Có rất nhiều tia vũ trụ trong vũ trụ,
và có vài mảnh vật chất đã di chuyển

trong vũ trụ cả hàng tỉ năm trước khi
đến Trái Đất.

Khi tia vũ trụ đi vào bầu khí quyển,
chúng va chạm với các phân tử ở đó

tạo nên tia vũ trụ thứ cấp với

những mảnh vật chất nhẹ hơn và
có mức năng lượng thấp hơn ban đầu.

Hầu hết chúng đều bị hấp thụ
vào khí quyển,

nhưng một số tia thì có thể tới mặt đất
và kể cả xuyên qua cơ thể người.

Ở mực nước biển, bức xạ khá thấp.

Nhưng người sống ở độ cao lớn hơn,

ví dụ như người làm ngành hàng không
thì sẽ tiếp xúc nhiều với tia vũ trụ hơn.

Điều làm cho tia vũ trụ trở thành
"sứ giả" có ích

đó là chúng mang những
dấu tích nguồn gốc của chúng trước đó.

Bằng cách nghiên cứu mật độ
của các mảnh vật chất,

các nhà khoa học đã xác định được
sự phong phú của các nguyên tố,

như Hy-đrô và Heli trong vũ trụ.

Nhưng tia vũ trụ còn cung cấp
những thông tin thú vị hơn nữa

về kết cấu của vũ trụ.

Một thí nghiệm
tên là Máy đo phổ từ anpha, A.M.S,

đã được cài đặt ở Trạm Vũ trụ Quốc tế,

chứa nhiều máy dò có thể đo

vận tốc của tia vũ trụ, đường đi, bức xạ,
vật chất và năng lượng,

cũng như các mảnh vụn đó là vật chất
hay là phản vật chất.

Trong khi rất khó để phân biệt cả hai

sự đối lập giữa chúng cho phép ta phát
hiện ra chúng bằng nam châm.

Máy đo quang phổ từ anpha đang đo
được 50 triệu mảnh vụn mỗi ngày

với những thông tin về từng mảnh được
gửi từ trạm vũ trụ

đến văn phòng điều khiển A.M.S ở CERN.

Trong những năm tới,

người ta mong đợi sẽ tìm ra thông tin ngạc
nhiên và hữu ích về phản vật chất,

khả năng tồn tại của vật chất tối,

và những cách để giảm nhẹ ảnh hưởng

của phóng xạ vũ trụ
khi du hành trong không gian.

Khi chúng ta chờ đợi những phát hiện mới,
hãy nhìn lên bầu trời đêm,

và bạn sẽ có thể thấy
Trạm Vũ trụ Quốc tế,

nơi mà Máy đo phổ từ Anpha đang tiếp nhận
những tin nhắn nhỏ bé

mà lại mang rất nhiều bí mật của vũ trụ.