นักฟิสิกส์ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเป็นครั้งแรกในช่วง 1-2 ปีที่ผ่านมา มีหลากประเด็นน่าสนใจเกี่ยวกับคลื่นที่ว่านี้ ครูฟิสิกส์ไทยขอสรุปประเด็นสำคัญเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงใน 9 ประเด็น ดังต่อไปนี้
- ข่าวการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational Wave) เมื่อปี 2016
- นาซ่า (NASA) เผยข้อมูลใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของเอกภพ
ประเด็นหลักเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วง
- รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2017 ตกเป็นของนักฟิสิกส์ 3 ท่านได้แก่ Rainer Weiss, Barry C. Barish และ Kip S. Thorne
- โดยนักฟิสิกส์ทั้ง 3 ท่านมีส่วนช่วยในการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงโดยเป็นไปตามทฤษฎีของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ที่ทำนายไว้เมื่อ 100 ปีก่อน ช่วยให้เราเข้าใจเกี่ยวกับเอกภพมากยิ่งขึ้น
- รางวัลโนเบลฟิสิกส์ในปีนี้มีมูลค่าถึง 1.1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ถูกแบ่งออกเป็นสามส่วนด้วยกัน ดังนี้ Rainer – ได้ไปครึ่งหนึ่ง 2. Barry และ Kip ได้ไป 1/4 ส่วนของเงินรางวัล
- ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์กล่าวไว้ว่าความโน้มถ่วงเกิดจากวัตถุที่มีมวลมากทำให้กาลอวกาศ (Spacetime) มีการบิดเบี้ยวเปรียบเสมือนเอาวัตถุไปวางบนผ้าใบที่ขึงตึงก็จะทำให้ผ้าใบนั้นหย่อนตัวลง มวลมีการสั่นหรือเคลื่อนที่ไปมาก็จะทำให้ผ้าใบมีการกระเพื่อมตามไปด้วย เราเรียกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านผ้าใบนั้นว่า “คลื่นความโน้มถ่วง” และในปัจจุบันเราตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งเกิดจากหลุมดำ 2 แห่ง โคจรรอบซึ่งกันและกัน โดยหลุมดำที่ว่านั้นถูกตรวจพบห่างออกไป 1.3 พันล้านปีแสง หรือคิดเป็นระยะทาง 5.8 ล้านล้านไมล์
- ไอสไตน์เคยกล่าวไว้ว่าคลื่นความโน้มถ่วงไม่สามารถวัดได้เนื่องจากมีพลังงานน้อยมาก แต่ผู้ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ 3 ท่านนี้ก็แสดงให้เห็นถึงความพยายามในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงโดยใช้ปรากฏการณ์เชิงแสงที่เรียกว่า “การแทรกสอด” โดยในสภาวะปกติแสงเลเซอร์ที่ยิงผ่านกระจกจะสะท้อนกลับไปมาจนกระทั่งซ้อนทับกัน จนคลื่นแสงหักล้างกันไปหมด (แอมพลิจูดเข้าใกล้ศูนย์) แต่ถ้ามีคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนที่ผ่านเข้ามาจริงความโน้มถ่วงจะทำให้แสงมีการเบี่ยงเบนทำให้แสงเลเซอร์มีการสั่นไหวและเมื่อเราตัดการสั่นไหวจากสิ่งแวดล้อมไม่ว่าจะเป็นรถเคลื่อนที่ผ่าน จากแผ่นดินไหวทิ้งออกไป ก็ทำให้เราตรวจพบว่าขึ้นความโน้มถ่วงนั้นมีอยู่จริง
- กลางปี 1970 Rainer Weiss ได้พยายามที่จะกำจัดการสั่นไหวที่ไม่ได้เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วงทิ้งออกไป เพื่อให้การวัดคลื่นความโน้มถ่วงมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น เขามีส่วนร่วมในการออกแบบตัวตรวจจับ (Detector) (นี่เลยเป็นเหตุผลว่าทำไม Rainer ถึงได้รางวัลคิดเป็นครึ่งหนึ่งของทั้งหมด)
- คลื่นความโน้มถ่วงถูกประมาณว่ามีขนาดเล็กกว่าขนาดของนิวเคลียสอะตอมประมาณหนึ่งในพันเท่า ดังนั้นความยากในการตรวจพบก็อยู่ตรงที่ว่าเราจะสร้างเครื่องมืออย่างไรถึงจะวัดคลื่นที่มีขนาดและพลังงานน้อยมากๆขนาดนั้นได้
- LIGO หรือชื่อเต็มว่า the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory เป็นชื่อแทนของเครื่องมือและสถานที่รวมถึงชื่อของ project ที่ใช้นักวิจัยประมาณ 1000 กว่าคน และมากกว่า 20 ประเทศช่วยกันค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงโดยกินระยะเวลามากกว่า 50 ปี
- คลื่นความโน้มถ่วงตรวจจับและยืนยันเป็นครั้งแรกในเดือนกันยายนปี 2015 ไม่ใช่เรื่องที่น่าตกใจเท่าไหร่ในท่ามกลางนักวิทยาศาสตร์ แต่เป็นเรื่องที่พูดถึงมากขึ้นในที่สาธารณะ เพราะนักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่าสิ่งที่ตนค้นพบนั้นเป็นคลื่นความโน้มถ่วงจริงหรือไม่ จนกระทั่งตรวจพบอีกหลายครั้งจึงเป็นการยืนยันว่าคลื่นความโน้มถ่วงนั้นมีอยู่จริง
Read Original Article and More Detail & Media
“The Nobel Prize in Physics 2017.”. [Online]. via : nobelprize.org 2017.
“Nobel physics prize awards discovery in gravitational waves (Update).”. [Online]. via : phys.org 2017.
