Hà Lan cam kết đầu tư gần 1 tỷ USD cho hệ thống dò sóng hấp dẫn dưới lòng đất

Sóng hấp dẫn, hay các sóng truyền đi trong vũ trụ làm biến dạng không thời gian, được phát hiện khi một cặp lỗ đen hợp nhất. Năm 2015, Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) - gồm hai giao thoa kế, mỗi giao thoa kế là một hệ thống ống dài 4km, xếp thành hình chữ L - lần đầu phát hiện sóng hấp dẫn. Kể từ đó, các nhà nghiên cứu tại LIGO và Virgo (một hệ thống dò khác ở Ý, gồm hai ống dài 3 km) đã theo dõi sóng hấp dẫn và phát hiện thêm hàng chục vụ hợp nhất lỗ đen, cũng như các vụ va chạm giữa các cặp sao neutron.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu ở Châu Âu và Mỹ đang tìm cách xây dựng những hệ thống dò lớn hơn, có thể khảo sát phần lớn vũ trụ. Một hệ thống phức tạp nhất từ trước đến nay có tên Einstein Telescope đang được lên kế hoạch. Nó thể phát hiện hàng trăm nghìn vụ hợp nhất hố đen mỗi năm, ở những vùng xa của vũ trụ khả kiến - cũng là các vụ hợp nhất xảy ra đầu tiên trong lịch sử vũ trụ, ngay sau vụ nổ lớn.

Hệ thống này sẽ bao gồm ba máy dò hình chữ L đặt chồng lên nhau, mỗi máy có các ống dài 10 km. Cả hệ thống đặt sâu vài trăm mét dưới nền đá để cách ly khỏi tiếng ồn. Ngoài ra, mỗi nhánh máy dò sẽ chứa hai hệ thống laser, thay vì một như các máy hiện nay; trong đó một laser được làm lạnh đến gần −273.15°C để nhạy cảm hơn với bức xạ có bước sóng dài hơn (xuất hiện từ sự hợp nhất của các lỗ đen rất lớn, gấp hàng trăm lần khối lượng của Mặt trời).

Năm ngoái, Liên minh Châu Âu đã thêm Einstein Telescope vào "wish list" (danh sách chính thức các dự án mong muốn phát triển) của các cơ sở khoa học lớn, có tên là Diễn đàn Chiến lược Châu Âu về Cơ sở hạ tầng Nghiên cứu. Hai đến ba năm tới sẽ là thời gian nhận hồ sơ dự thầu từ các nước muốn đầu tư.

Chính phủ Hà Lan đã đồng ý trả 42 triệu euro cho giai đoạn nghiên cứu chuẩn bị, và 870 triệu euro cho giai đoạn xây dựng (tổng cộng 912 triệu euro, tương đương gần 1 tỉ USD), chiếm khoảng một nửa tổng kinh phí dự án (1,9 tỉ USD), với điều kiện Châu Âu phải chọn địa điểm do Hà Lan đề xuất để xây dựng hệ thống là gần biên giới giữa Hà Lan và Đức, Bỉ. Nhóm xây dựng hồ sơ dự thầu của Hà Lan cho biết địa điểm này có lợi thế về địa lý. Cụ thể, có một lớp đất mềm phía trên nền đá gốc, do đó tương phản giữa các lớp đảm bảo sẽ loại bỏ hầu hết các rung động bề mặt và tạo ra môi trường yên tĩnh nhất cho hệ thống.

Hà Lan đang có đối thủ cạnh tranh là Ý, quốc gia muốn đặt Einstein Telescope gần một mỏ kẽm cũ ở Sardinia. Theo Michele Punturo thuộc Viện Vật lý Hạt nhân Quốc gia Ý, điều phối viên khoa học của nhóm đang xây dựng hồ sơ dự thầu của Ý, đây là một trong 30 địa điểm yên tĩnh nhất về địa chấn trên thế giới. Punturo và các đồng nghiệp đề nghị chính phủ Ý đầu tư bước đầu 100 triệu euro để phát triển công nghệ dò và xem xét kỹ hơn địa chất của khu vực, và tháng 6 tới, chính phủ Ý sẽ đưa ra câu trả lời.

Đức cũng có thể sẽ gửi hồ sơ dự thầu. Günther Hasinger, người đứng đầu Trung tâm Thiên văn Vũ trụ Châu Âu, Madrid, đang dẫn đầu kế hoạch phát triển một trung tâm vật lý thiên văn mới ở bang Sachsen. Nhóm Hasinger muốn xây dựng đề xuất đặt Einstein Telescope trong một dải đá granit được tìm thấy trong khu vực.

Theo kế hoạch của Liên minh Châu Âu, một hội đồng các nhà khoa học sẽ so sánh các địa điểm được đề xuất, sau đó các chính phủ sẽ đàm phán để chọn ra một địa điểm. Đến năm 2025, Liên minh Châu Âu mới quyết định địa điểm dự án. Nếu suôn sẻ, việc xây dựng sẽ được bắt đầu vào năm 2026 hoặc 2027, và hệ thống dò sẽ đi vào hoạt động 9 năm sau đó.