Thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein tiên đoán rằng một vật thể tự quay có khối lượng lớn như Trái Đất sẽ kéo theo không-thời gian xung quanh nó trong một chuyển động xoáy vĩnh cửu. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng kéo lùi hệ quy chiếu (frame dragging) hay hiệu ứng Lense-Thirring. Do Trái Đất có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với các hố đen và quay khá chậm, việc đo lường lực kéo này từ trước đến nay cực kỳ khó khăn. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu quốc tế do nhà vật lý Ignazio Ciufolini dẫn đầu mới đây đã công bố phép đo chính xác nhất từ trước đến nay về hiệu ứng này, giảm tỷ lệ sai số xuống chỉ còn 0,2%.
Diễn biến chi tiết
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào tháng 7 năm 2026. Để đạt được độ chính xác chưa từng có này, nhóm nghiên cứu đã thu thập và phân tích dữ liệu từ khoảng 200.000 phép đo laser mặt đất trong khoảng thời gian từ tháng 7 năm 2022 đến tháng 6 năm 2025. Trọng tâm của cuộc thử nghiệm là vệ tinh LARES-2 (Laser Relativity Satellite 2) được Cơ quan Vũ trụ Ý phát triển và phóng lên quỹ đạo vào tháng 7 năm 2022 bằng tên lửa Vega-C. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một độ lệch quỹ đạo liên tục khoảng 61,3 milliarcsecond mỗi năm, đây chính là dấu vết trực tiếp của sự xoắn không-thời gian do Trái Đất tự quay gây ra.
Phân tích kỹ thuật & Công nghệ
LARES-2 là một vệ tinh đặc biệt có thiết kế tối giản nhưng mang tính kỹ thuật cao. Nó là một quả cầu đặc đường kính hơn 40 cm, làm bằng hợp kim niken-crom siêu đặc Inconel 718, nặng 294,8 kg và được bao phủ bởi 303 gương phản xạ góc (retroreflectors). Vệ tinh này hoàn toàn không có động cơ đẩy, không có pin mặt trời hay bất kỳ linh kiện điện tử nào, tạo ra tỷ lệ diện tích trên khối lượng thấp nhất trong số các vệ tinh ở quỹ đạo tầm trung. Thiết kế này giúp giảm thiểu tối đa gia tốc gây ra bởi áp lực từ các hạt photon ánh sáng mặt trời, biến nó thành một 'hạt thử nghiệm' lý tưởng chỉ chịu tác động gần như duy nhất từ trường hấp dẫn.
Ý kiến chuyên gia & Nhận định
Để loại bỏ các nhiễu động hấp dẫn phi Newton do hình dạng không hoàn hảo của Trái Đất, Giáo sư Ignazio Ciufolini đã áp dụng một giải pháp hình học mà ông từng đề xuất nhiều thập kỷ trước cùng nhà vật lý John Archibald Wheeler. Đó là sử dụng LARES-2 song song với LAGEOS - một vệ tinh của NASA phóng năm 1976 - hoạt động ở các quỹ đạo bổ sung có tổng góc nghiêng xấp xỉ 180 độ. Theo Giáo sư Ciufolini, phương pháp này giúp các lực nhiễu động triệt tiêu lẫn nhau, trong khi hiệu ứng Lense-Thirring dịch chuyển cả hai mặt phẳng quỹ đạo theo cùng một hướng sẽ được cộng gộp và hiển thị rõ ràng.
Tác động & Tương lai
Kết quả đo lường siêu chính xác này không chỉ tái khẳng định thuyết tương đối tổng quát của Einstein mà còn giúp giới hạn đáng kể các lý thuyết vật lý thay thế như thuyết Chern-Simons, vốn cố gắng dung hòa hấp dẫn với cơ học lượng tử. Ngoài ra, việc bóc tách thành công ảnh hưởng của thủy triều K1 từ dữ liệu vệ tinh còn mở ra tiềm năng dự báo động đất chính xác hơn cho ngành khoa học Trái Đất. Do các vệ tinh phản xạ laser thụ động này có thể tồn tại trên quỹ đạo hàng trăm năm, việc tích lũy dữ liệu trong tương lai sẽ tiếp tục giúp các phép đo đạc vật lý lý thuyết ngày càng hoàn thiện.