ฮือฮา! นักวิทย์พบ 'คลื่นความโน้มถ่วง' มีจริง

รามเทพ

ฮือฮา! นักวิทย์พบ 'คลื่นความโน้มถ่วง' มีจริง พิสูจน์ทฤษฎี 100 ปี ของไอน์สไตน์
โดย ไทยรัฐออนไลน์ 12 ก.พ. 2559







เดวิด ไรต์ซ อธิบายภาพในจอทีวีซึ่งแสดงให้เห็นหลุมดำ 2 หลุมกำลังโคจรรอบกันและกัน (ภาพ: AFP)
หนึ่งในทฤษฎีที่ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์อัจฉริยะของโลก คิดค้นขึ้นเมื่อ 100 ปีก่อน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นจริง เมื่อนักวิทยาศาสตร์ของโครงการ ไลโก ค้นพบ คลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเกิดจากการชนกันของหลุมดำ...
สำนักข่าว ซีเอ็นเอ็น รายงานว่า นายเดวิด ไรต์ซ ผู้อำนวยการบริหารโครงการ 'ไลโก' หรือ 'เลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์สังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง' (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory: LIGO) ออกมายืนยันในวันพฤหัสบดีที่ 11 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2016 ว่า พวกเขาพบ คลื่นความโน้มถ่วง หรือ คลื่นที่ทำให้เกิดการกระเพื่อมของปริภูมิ-เวลา (space time) ซึ่งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คาดการณ์เอาไว้ใน 'ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป' (General relativity) เมื่อปี 1915 แล้ว

ดร. คิป ธอร์น จาก Caltech มาร่วมในงานแถลงข่าวด้วย ขณะที่ภาพในจอด้านหลังแสดงให้เห็นอิทธิพลของมวลของดวงอาทิตย์ที่มีต่อปริภูมิ-เวลา ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ (ภาพ: REUTERS)ทั้งนี้ คลื่นความโน้มถ่วง คือคลื่นที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อวัตถุที่มีมวลมากเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสูงหรือมีกิจกรรมรุนแรงในอวกาศ เช่น ดาวนิวตรอนคู่หรือหลุมดำคู่โคจรรอบกัน, ซุปเปอร์โนวา, รังสีแกมมาระเบิดในอวกาศ เป็นต้น ซึ่งตามทฤษฎีแล้ว ปรากฏการณ์เหล่านี้จะทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงแผ่ออกไปในอวกาศ และเมื่อมันเคลื่อนผ่านวัตถุใดก็จะทำให้วัตถุนั้นยืดออกและหดเข้าสลับกัน
การค้นพบล่าสุดของเหล่านักวิทยาศาสตร์เป็นผลจากการเฝ้าสังเกตการณ์มานานกว่า 40 ปี ด้วยเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงชื่อ ไลโก ซึ่งมีลักษณะเป็นสถานีอยู่ตรงกลาง มีแขนความยาว 4 กม. 2 ข้างยื่นออกไปและทำมุมตั้งฉากกัน โดยสถานีจะมีอุปกรณ์ยิงแสงเลเซอร์ไปยังกระจก 2 บานที่ปลายแขนแต่ละข้าง และให้อุปกรณ์ตรวจวัดแสงตรวจสอบคลื่นแสงที่สะท้อนกลับมา ถ้าคลื่นสะท้อนกลับมาในลักษณะเดิมแสดงว่าไม่มีคลื่นความโน้มถ่วงผ่าน แต่หากมีการเปลี่ยนแปลงก็หมายความว่า มีคลื่นความโน้มถ่วงผ่าน เพราะคลื่นฯ จะทำให้แขนของไลโกยืดหรือหดตัวสลับกันจนคลื่นแสงเปลี่ยนแปลง (อ้างอิงข้อมูลจากเฟซบุ๊ก 'ความรู้วิทยาศาสตร์สนุกๆ นอกห้องเรียน')

เดวิด ไรต์ซ อธิบายภาพในจอทีวีซึ่งแสดงให้เห็น หลุมดำ 2 หลุมรวมเป็นหนึ่งเดียวและก่อให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงกระจายไปรอบๆ (ภาพ: REUTERS)แถลงการณ์ของทีมนักวิทยาศาสตร์ของโครงการไลโก ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่าง สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) และ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และได้รับทุนจากกองทุนวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) ระบุว่า นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเมื่อวันที่ 14 ก.ย. 2015 และจากการตรวจสอบพบว่าคลื่นที่พบนี้มีเกิดจากหลุมดำ 2 หลุม ซึ่งมีมวลมหาศาลถึง 29 และ 36 เท่าของดวงอาทิตย์ และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 150 กม. หรือมากกว่า โคจรรอบกันด้วยความเร็วครึ่งหนึ่งของความเร็วแสง ในขณะที่วงโคจรค่อยๆ แคบลงจนหลุมดำทั้ง 2 หลุมชนและรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน เมื่อ 1,300 ล้านปีก่อน และเกิดคลื่นความโน้มถ่วงแผ่ออกไปในอวกาศ เคลื่อนผ่านวัตถุทั้งมวลจนกระทั่งเดินทางมาถึงโลกเมื่อปีที่แล้ว และทำให้อวกาศรอบโลกของเรายืดและหดเหมือนเยลลี่
ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องไลโก 2 ตัวในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในครั้งนี้ โดยเครื่องหนึ่งอยู่ที่เมืองลิฟวิงตัน รัฐลุยเซียนา ส่วนอีกเครื่องอยู่ที่เมืองแฮนฟอร์ด รัฐวอชิงตัน และเนื่องจากคลื่นนี้มีขนาดเล็กมากเพียงหนึ่งในพันของขนาดของโปรตอน 1 อะตอม พวกเขาจึงต้องใช้ความระมัดระวังในการตรวจจับเป็นอย่างมาก และใช้เวลาตรวจสอบหลายเดือนจนกระทั่งมั่นใจว่าสิ่งที่พวกเขาพบคือ คลื่นความโน้มถ่วง จริงๆ

ภาพในจอแสดงให้เห็นความเปลี่ยนแปลงของคลื่นแสงในช่วงเสี้ยววินาที ซึ่งเป็นหลักฐานว่า คลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนตัวผ่าน (ภาพ: AFP)นายไรต์ซ ระบุว่า "สิ่งที่น่าตื่นเต้นจริงๆ คือสิ่งที่จะตามมาหลังจากนี้ต่างหาก ผมคิดว่าเรากำลังเปิดหน้าต่างของจักรวาล หน้าต่างของดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง (gravitational wave astronomy)" ขณะที่ นาย ซาบอล์คส์ มาร์กา ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย บอกกับซีเอ็นเอ็นว่า "เราจะไม่เพียงสามารถศึกษาทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ได้เท่านั้น เรายังจะสามารถค้นหาสิ่งที่เราเคยได้แต่จินตนาการว่ามีอยู่ได้ด้วย เราอาจจะได้เห็นจักรวาลในด้านที่ไม่เคยสังเกตการณ์มาก่อน"
มาร์กา ระบุด้วยว่า เขาคิดว่าไลโกคือ 'ไมโครโฟนจักรวาล' เป็นอุปกรณ์รับฟังที่มีความแม่นยำอย่างน่าเหลือเชื่อที่สามารถตรวจจับการบิดเบือนของปริภูมิ-เวลา อันเป็นโครงสร้างของจักรวาล มันแม่นยำขนาดสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของวัตถุขนาดลูกฟุตบอลทั่วทางช้างเผือก

ดร. เรเนอร์ เวสส์ ศาสตราจารย์กิตติคุณจากเอ็มไอที ใช้ตาข่ายแสดงให้เห็นการยืดหดของวัตถุที่ถูกคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนผ่าน (ภาพ: REUTERS)"เมื่อเราได้ยินเสียงของจักรวาล เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับความลับแห่งชีวิตของหลุมดำ การกำเนิด, การตาย, การแต่งงาน และการกินอาหารของมัน เราจะได้ยินเมื่อหลุมดำกินดาวนิวตรอน" นายมาร์กากล่าว และเสริมว่า "ไม่มีใครเคยเห็นเรื่องนั้นมาก่อน เราจะไม่เพียงเข้าใจมัน แต่เราจะเห็นมัน มันเป็นสิ่งที่น่าหลงใหลที่สุดเท่าที่ผมจะจินตนาการได้"
อนึ่ง หลุมดำเปรียบเสมือนขุมทรัพย์ของแนวคิดเรื่องคลื่นความโน้มถ่วง ที่ผ่านมามนุษย์เคยเห็นแต่ผลกระทบของมัน ส่วนตัวหลุมดำเองยังเป็นเพียงการคาดเดา ดังนั้น การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงถือเป็นการยืนยันว่า หลุมดำมีอยู่จริง "นี่เป็นครั้งแรกที่จักรวาลพูดกับเราผ่านคลื่นความโน้มถ่วง หลังจากที่พวกเราหูหนวกไม่ได้ยินมาตลอด" นายไรต์ซ กล่าว

เครื่องไลโกที่เมืองลิฟวิงตัน (ภาพ: REUTERS)http://www.thairath.co.th/content/576301