A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

  1. Các thuyết về vũ trụ 

Khi nghiên cứu nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ (Vũ trụ luận), đã có hai trường phái khác nhau.

– Một trường phái cho rằng vũ trụ ở trong “trạng thái ổn định”, vô thủy vô chung, không thay đổi từ quá khứ đến tương lai. Vật chất được tạo thành ra một cách liên tục.

– Trường phái khác lại cho rằng vũ trụ được tạo ra bởi một vụ nổ “cực lớn mạnh” cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện nay đang dãn nở và loãng dần. Vụ nổ nguyên thủy này được đặt tên là Big Bang (vụ nổ lớn).

 Các sự kiện thiên văn quan trọng mà giới khoa học thu được đã minh chứng cho tính đúng đắn của thuyết Big Bang.

  1. Thuyết vụ nổ lớn (Big Bang)

Theo thuyết Big Bang, vũ trụ bắt đầu dãn nở từ một “điểm kì dị”. Các kết quả nghiên cứu của vật lí học hiện đại cho thấy, tại thời điểm tp = 10-43s sau vụ nổ lớn (gọi là thời điểm Plăng), vũ trụ có kích thước là 10-35m, nhiệt độ 1032K và mật độ là 1091kg/cm3. Các trị số cực nhỏ và cực lớn này, được gọi là trị số Plăng (vì chúng được tính ra từ hằng số cơ bản Plăng h). Các số này được coi là đã miêu tả đầy đủ và đúng những điều kiện lí hóa ban đầu của vũ trụ nguyên thủy. Từ thời điểm này vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của vũ trụ giảm dần. Tại thời điểm Plăng, vũ trụ bị tràn ngập bởi các hạt có năng lượng cao như electron, nơtrinô và quặc. Năng lượng trong vũ trụ tại thời điểm Plăng ít nhất phải bằng 1015GeV.

Ba phút sau đó mới xuất hiện các hạt nhân nguyên tử đầu tiên. Ba trăm nghìn năm sau mới xuất hiện các nguyên tử đầu tiên. Ba triệu năm sau mới xuất hiện các sao và Thiên Hà.

Tại thời điểm t = 14 tỉ năm, vũ trụ ở trạng thái hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7K.

Những sự kiện và những số liệu đã nêu trên đây chưa phải là hoàn toàn chính xác, còn có những chỗ sẽ phải bổ sung hoặc hiệu chỉnh. Tuy nhiên, về đại thể quá trình trên đây được coi là đáng tin cậy.

Thuyết Big Bang chưa giải thích được hết các sự kiện quan trọng trong vũ trụ và đang được các nhà vật lí thiên văn phát triển và bổ sung.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI

C1. Nêu hai sự kiện thiên văn quan trọng xác nhận tính đúng đắn của thuyết Big Bang.

Trả lời 

– Vũ trụ dãn nở: 

Quan sát được các thiên hà càng xa bao nhiêu, chúng ta càng thăm dò được trạng thái của vũ trụ trong quá khứ xa xưa bấy nhiêu. Các quan sát thiên văn dựa vào các phương tiện và dụng cụ ngày càng hiện đại cho thấy số các thiên hà trong quá khứ nhiều hơn hiện nay. Điều đó chứng tỏ, vũ trụ không ở trạng thái ổn định mà đã có biến đổi: Vũ trụ trong quá khứ “đặc” hơn bây giờ. Năm 1929, nhà thiên văn học người Mĩ Hớp-bơn, dựa vào hiệu ứng Đốp-ple đã phát hiện thấy rằng các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời đều lùi ra xa hệ Mặt Trời của chúng ta. Hơn nữa, ông còn tìm thấy rằng tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta. 

Điều phát hiện của Hợp-bơn đã chứng tỏ các thiên hà dịch chuyển ra xa nhau, đó là bằng chứng của sự kiện thiên văn quan trọng: Vũ trụ đang dãn nở.

– Bức xạ “nền” vũ trụ:

Năm 1965, hai nhà vật lý thiên văn người Mĩ là Pen-di-át và Uyn-xơn đã tình cờ phát hiện ra một bức xạ “lạ” khi họ đang thử máy thu tín hiệu trên bước sóng 3cm. Sau đó, họ đã khẳng định được rằng bức xạ này được phát đồng đều từ phía trong không trung và tương ứng với bức xạ phát ra từ vật có nhiệt độ khoảng 3K; bức xạ này được gọi tắt là bức xạ 3K. Kết quả thu được đã chứng tỏ bức xạ đó là bức xạ được phát ra từ mọi phía trong vũ trụ và được gọi là bức xạ “nền” vũ trụ.

Hai sự kiện thiên văn quan trọng nêu trên và một số sự kiện thiên văn khác đã minh chứng cho tính đúng đắn của thuyết Big Bang.

C2. Nêu vắn tắt một số điều xảy ra ở các thời điểm quan trọng sau vụ nổ lớn.

Trả lời 

– Các nuclôn được tạo ra sau vụ nổ một giây. 

– Ba phút sau đó mới xuất hiện các hạt nhân nguyên tử đầu tiên. 

– Ba nghìn năm sau mới xuất hiện các nguyên tử đầu tiên. 

– Ba triệu năm sau mới xuất hiện các sao và thiên hà.

Tại thời điểm t = 14 tỉ năm, vũ trụ ở trạng thái hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7K. 

C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Theo thuyết Big Bang, các nguyên tử đầu tiên xuất hiện vào thời điểm nào sau đây? 

  1. t = 3000 năm.
  2. t = 30.000 năm. 
  3. t = 300.000 năm.
  4. t = 3000.000 năm.

Chọn đáp án C. t = 300.000 năm. 

B2. Các vạch quang phổ của các thiên hà: 

  1. Đều bị lệch về phía bước sóng ngắn. 
  2. Đều bị lệch về phía bước sóng dài. 
  3. Hoàn toàn không bị lệch về phía nào cả.
  4. Có trường hợp lệch về phía bước sóng ngắn, có trường hợp lệch về phía bước sóng dài.

Giải 

Chọn đáp án B. Các vạch quang phổ của các thiên hà đều bị lệch về phía bước sóng dài.

Nguồn website giaibai5s.com

Giải bài tập Vật lí lớp 12 nâng cao – Bài 61: Thuyết Big Bang
Đánh giá bài viết