นักฟิสิกส์ค้นพบ ‘ความไม่ว่างของที่ว่าง’ โดยตรง
#เข้าใจยากหน่อยนะ
ทฤษฎีควอนตัมเป็นทฤษฎีที่อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติของสิ่งที่เล็กในระดับอะตอมได้อย่างดีเยี่ยม แต่ทฤษฎีนี้มีหลักการและคำอธิบายหลายอย่างที่ขัดกับสามัญสำนึกทั่วๆไปของคนเราอย่างมาก
ตัวอย่างเช่น ความไม่ว่างของที่ว่าง
เดิมที นักฟิสิกส์เคยเข้าใจว่า สุญญากาศหรือที่ว่าง (vacuum) คือ บริเวณที่ไม่มีสิ่งใดอยู่เลย แม้แต่พลังงานหรืออนุภาคใดๆ แต่สิ่งหนึ่งที่ทฤษฎีควอนตัมทำนายไว้คือ สุญญากาศ(vacuum) นั้นไม่ได้ว่างอย่างแท้จริง แต่จะมีพลังงานค่าเล็กๆที่ทำให้เกิดอนุภาคและปฏิอนุภาคขึ้นมาชั่วขณะและเข้าชนกันจนหายไป! ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่าการกระเพื่อมทางควอนตัม (quantum fluctuations)
หลักการในควอนตัมที่อยู่เบื้องหลังหลักการนี้เรียกว่า หลักความไม่แน่นนอนของไฮเซนเบิร์ก(Heisenberg uncertainty principle) ระบุว่าเราไม่สามารถวัดสมบัติสองอย่างของอนุภาคได้อย่างแม่นยำไร้ขีดจำกัดพร้อมๆกัน โดยสมบัติที่คู่กันนี้มีความจำเพาะเจาะจง เช่น ตำแหน่งและโมเมนตัม ฯลฯ
อสมการในหลักความไม่แน่นนอนของไฮเซนเบิร์ก(Heisenberg uncertainty principle) ที่มา : Wikipedia
ดังนั้นไม่ว่าจะมีวิธีการวัดที่ดีแค่ไหน หากเราวัดตำแหน่งของอนุภาคได้อย่างแม่นยำมากๆ เราจะเสียความแม่นยำของโมเมนตัมเสมอ
ที่ผ่านมานักฟิสิกส์รู้ว่าการกระเพื่อมทางควอนตัมนั้นเกิดขึ้นจริงด้วยหลักฐานการตรวจจับทางอ้อมเท่านั้น แต่ในปี ค.ศ. 2015 Alfred Leitenstorfer และทีมนักฟิสิกส์จาก University of Konstanz แห่งประเทศเยอรมนียืนยันว่าสามารถตรวจจับปรากฏการณ์นี้ได้โดยตรง พวกเขาพบว่าการกระเพื่อมทางควอนตัมส่งผลต่อคลื่นแสงได้
ที่มา : Science
พวกเขาทำการทดลองโดยปล่อยแสงเลเซอร์ในช่วงเวลาที่สั้นเพียงไม่กี่เฟมโตวินาที(หนึ่งในพันล้านล้านวินาที) ไปในสุญญกาศแล้ววัดความเปลี่ยนแปลงสมบัติอย่างหนึ่งของแสงที่เรียกว่า โพลาไรเซชัน (polarization) ทีมวิจัยพบว่าการกระเพื่อมของที่ว่างทำให้โพลาไรเซชันเปลี่ยนแปลงได้โดยตรง (งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการชื่อดังอย่าง Science)
งานวิจัยนี้ส่งผลให้นักฟิสิกส์จำนวนมากเกิดข้อถกเถียง บ้างก็สนับสนุน บ้างก็ไม่เชื่อถือ แต่ต่อมาในปี ค.ศ. 2017 นี้ นักวิจัยกลุ่มเดิมก้าวไปได้ไกลกว่านั้นด้วยการทดลองที่พบความแปลกของการกระเพื่อมทางควอนตัม (ที่ผ่านมายังไม่แปลกพออีกหรือ?) เพราะในระหว่างที่พยายามศึกษาการกระเพื่อมทางควอนตัม พวกเขาพบเทคนิคที่จะวัดสมบัติของระบบควอนตัมโดยไม่รบกวนระบบ ทั้งที่โดยปกติแล้วเมื่อทำการวัดปริมาณบางอย่างจะทำให้เกิดการรบกวนระบบเสมอ
การกระเพื่อมทางควอนตัม (quantum fluctuations) ที่มา : https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=41512.php
ทีมวิจัยยืนยันว่าพวกเขาใช้วิธีที่เรียกว่า 'squeezed' the vacuum ทำให้การกระเพื่อมทางควอนตัมในบางบริเวณน้อยลงมากๆแล้วนำไปสู่การวัดที่ไม่รบกวนระบบ
ตอนนี้พวกเขาพยายามทดสอบเทคนิคดังกล่าวว่าจะมีความแม่นยำแค่ไหนและหวังว่าจะใช้มันในการศึกษาสมบัติของแสงได้ดีขึ้นในอนาคต (งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในสุดยอดวารสารงานวิจัยชื่อ Nature)
- 25
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
