Người phát hiện pulsar nhận giải Breakthrough 2018

Jocelyn Bell Burnell ở tuổi 31 trong ngôi nhà tại Horsham. Ảnh: PA Archive/PA Images.

50 năm sau khi phát hiện ra sao xung (pulsar) – các sao neutron xoay rất nhanh và phát ra chùm tia phóng xạ, nhà vật lý Jocelyn Bell Burnell đã được trao Giải Breakthrough trị giá 3 triệu USD. Với phát hiện mà nhiều người đánh giá là xứng đáng được nhận Giải Nobel, Bell Burnell, hiện ở tuổi 75, đã được Ủy ban Breakthrough ghi nhận bằng một giải thưởng đặc biệt trong vật lý cơ bản cho những thành tựu khoa học và vai trò “tiên phong truyền cảm hứng” trong suốt hơn năm thập kỷ qua.

ChiaraMingarelli, một nhà vật lý thiên văn tại Viện Flatiron ở New York nhận xét: “Tôi không thể nghĩ có nhà khoa học nào xứng đáng nhận giải thưởng này hơn bà. Không chỉ là người tiên phong và cây đại thụ, Bell Burnell còn là mẫu hình xuất sắc nhất trong lĩnh vực này – đại diện xứng đáng cho phụ nữ làm khoa học, dũng cảm đấu tranh chống bất bình đẳng với phụ nữ trong lĩnh vực STEM.”

Ra đời năm 2012 và nhóm doanh nhân gồm nhà đồng sáng lập Google - Sergey Brin và nhà sáng lập Facebook, Mark Zuckerberg tài trợ, Giải thưởng Breakthrough gồm ba giải thưởng trị giá 3 triệu USD ở ba lĩnh vực: vật lý cơ bản, khoa học sự sống và toán học. Dù được lựa chọn từ một quá trình đề cử mở, nhưng hội đồng lựa chọn vẫn có thể bỏ qua thủ tục đề cử tiêu chuẩn và đưa ra những giải thưởng đặc biệt để trao cho những người mà họ cho là xứng đáng. Những giải thưởng đặc biệt từng được trao cho Stephen Hawking, Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) và 7 nhà khoa học của CERN cùng săn tìm hạt Higgs boson.

Những vệt mờ bí ẩn

Là những sao nhỏ, đặc, chủ yếu được cấu tạo từ các neutron, pulsar quay với một tốc độ chính xác, đồng thời phát ra bức xạ. Năm 1967, Bell Burnell, khi đó là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại ĐH Cambridge (Anh), dưới sự hướng dẫn của nhà thiên văn học Antony Hewish, phân tích hàng trăm mét biểu đồ in trên giấy của dữ liệu thu được từ kính viễn vọng vô tuyến ở Cambridge.

Khi phát hiện một số vết mờ bí ẩn xuất hiện định kỳ, Bell Burnell đã phân tích những đặc điểm này là dấu hiệu của các xung vô tuyến phát ra từ một ngôi sao quay: pulsar. Mingarelli nhận xét: “Khám phá này là minh chứng cho óc tò mò, sự quyết tâm và tính sáng tạo của bà.”

Năm 1974, cùng với nhà thiên văn vô tuyến Martin Ryle, Hewish đã được trao giải Nobel Vật lý cho nghiên cứu tiên phong trong vật lý thiên văn. Hewish được ghi nhận do “vai trò quyết định trong việc khám phá ra các pulsar” - trong khi Bell Burnell bị bỏ qua. Bản thân Bell Burnell từng phát biểu, bà không quan tâm đến việc ghi nhận này bởi biết rằng giải Nobel thường không trao cho nghiên cứu sinh.

Hiện nghiên cứu tại ĐH Oxford và ĐH Dundee Bell Burnell “hết sức ngạc nhiên” và “lần đầu trong cuộc đời, tôi không thể nói lên lời” khi biết mình được trao giải Breakthrough. Ngay lập tức, bà đã thảo luận với Viện Vật lý ở Anh và Ireland về việc chuyển tiền thưởng thành các học bổng tiến sĩ cho những người thuộc các nhóm chưa được đánh giá đúng mức trong khoa học. Bell Burnell nói: “Sự đa dạng là rất quan trọng. Tôi đã nhận thấy mình đã thực hiện phần việc quan trọng nhất trong sự nghiệp nghiên cứu ngay khi còn là sinh viên.”

Điều hướng sao xung

Đến nay, phát hiện của Bell Burnell vẫn còn sức ảnh hưởng. Ví dụ, đầu năm 2018, các nhà khoa học ở NASA đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng pulsar để điều hướng trong thí nghiệm SEXTANT được thực hiện trên trạm Vũ trụ quốc tế với ý tưởng tàu vũ trụ robot trong tương lai có thể dùng những tia X đến đều đặn như kim đồng hồ của pulsar để lập lưới tam giác đo đạc vị trí của các pulsar.

Trong khi đó, Mingarelli và các nhà thiên văn học khác đang theo dõi các vụ nổ từ một loạt các pulsar nằm rải rác quanh thiên hà này, tìm kiếm những thay đổi nhỏ trong những lần thời gian đến Trái đất của những xung tia X đó. Bất kỳ sự chậm trễ nào cũng sẽ chỉ ra rằng pulsar bị đẩy bởi một một sóng hấp dẫn vừa đi ngang qua – một gợn sóng trong không thời gian được tạo ra bởi những sự kiện chấn động như vụ sáp nhập của các lỗ đen khổng lồ - các vật thể nằm ở trung tâm các thiên hà, với khối lượng gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần khối lượng Mặt trời (trái ngược, Đài quan sát LIGO dò các sóng hấp dẫn phát ra từ các vật thể nhỏ hơn như lỗ đen sao, các vụ va chạm). Các nhà vật lý thiên văn chờ đợi có thể phát hiện được sóng hấp dẫn được hình thành từ quá trình như vậy trong vài năm tới đây. Mingarelli nói: “Các xung có thể được sử dụng để biến một thiên hà thành một máy dò sóng hấp dẫn khổng lồ. Như vậy, bạn có thể nhận thấy những kết quả sâu rộng từ công trình của Bell Burnell.”

Brian Keating, một nhà vật lý thiên văn tại ĐH California, San Diego ở La Jolla, người vừa xuất bản một cuốn sách chỉ trích quá trình lựa chọn của Hội đồng Nobel, nhận xét giải Breakthrough đã “sửa đúng những bất công trong quá khứ và vinh danh xứng đáng những đóng góp tiên phong và quan trọng của một nhà khoa học đã mở ra cửa sổ mới trong vũ trụ.”

Keating cũng lưu ý, Bell Burnell vẫn có thể được trao giải Nobel mà không vi phạm bất kỳ quy tắc nào của giải Noel – “Khi làm điều này ngay lập tức cũng sẽ gửi đến một thông điệp đầy cảm hứng cho các nhà khoa học – nam và nữ, trẻ hay già – rằng chỉ có bản thân khám phá mới có giá trị, chứ không phải tuổi tác, giới tính hay uy tín của người khám phá ra nó.”