การแผ่รังสีของหลุมดำ : ปัญหาใหญ่ของโลกฟิสิกส์ยุคนี้
ก่อนหน้านี้ นักฟิสิกส์หลายคนรวมทั้งสตีเฟน ฮอว์กิ้งสร้างทฤษฎีที่ว่าหลุมดำสามารถแผ่รังสีออกมาได้ การแผ่รังสีนี้จะทำให้หลุมดำสูญเสียมวลและค่อยๆเล็กลง คล้ายกับการระเหย ทว่าการแผ่รังสีของหลุมดำนั้นก่อให้เกิดปัญหาเชิงทฤษฎีตามมาเรียกว่า ปัญหาข้อมูลสูญหาย ซึ่งท้าทายนักฟิสิกส์ทั่วโลกในยุคปัจจุบัน
ทางออกของปัญหาข้อมูลสูญหายมีการเสนอขึ้นมาหลายทาง แต่ก็ยังไม่มีการเห็นพ้องต้องกันว่าอะไรเป็นคำตอบที่ถูกต้อง และเอาจริงๆหลายๆทางออกก็ดูแล้วเป็นการนำมาซึ่งปัญหาใหม่และความแปลกประหลาดใหม่ด้วยซ้ำ
สตีเฟน ฮอว์กิ้ง
จริงๆแล้วสถานการณ์ทุกอย่างอาจจะคลี่คลายและมีความชัดเจนขึ้น หากมีการตรวจจับรังสีที่หลุมดำแผ่ออกมาแล้วนำมาวิเคราะห์ แต่ปัญหาคือ ยังไม่มีการตรวจจับได้ เพราะทฤษฎีชี้ว่ายิ่งหลุมดำมีมวลมาก มันจะยิ่งมีอุณหภูมิต่ำ หลุมดำที่เราสังเกตเห็นในเอกภพนั้น แม้จะเป็นหลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลไม่มากก็ยังมีอุณหภูมิต่ำเสียยิ่งกว่ารังสีพื้นหลังของเอกภพ (CMB) ดังนั้นตามทฤษฎีมาตรฐาน เราจึงไม่มีโอกาสสังเกตเห็นหลุมดำแผ่รังสีออกมา
แต่การตรวจจับไม่ได้ ไม่ได้แปลว่าหลุมดำแผ่รังสีออกมาไม่ได้
กลไกการเกิด Hawking radiation
นักฟิสิกส์จำนวนหนึ่งพยายามมองหาโอกาสในการตรวจจับรังสีจากหลุมดำ แต่เป็นหลุมดำที่มีมวลน้อยมากในระดับดาวเคราะห์น้อยเท่านั้น ดังนั้นมันจึงมีอุณหภูมิสูงกว่าหลุมดำดาวฤกษ์ที่เราพบเห็นได้ทั่วไป หลุมดำที่มีมวลน้อยๆดังกล่าวเรียกว่า หลุมดำดึกดำบรรพ์ (Primordial black hole) ซึ่งเป็นหลุมดำเชิงทฤษฎีที่ยังไม่เคยได้รับการค้นพบ
แต่บางทฤษฎีชี้ว่ามันอาจเกิดขึ้นมาได้ในเอกภพช่วงแรกๆ หากหลุมดำดึกดำบรรพ์มีจริง การแผ่รังสีของมันอาจส่งผลต่อโครงสร้างบางอย่างของเอกภพทำให้เราสามารถตรวจสอบได้ (งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงวารสาร PRL อันมีชื่อเสียงในหัวข้อ Direct Detection of Hawking Radiation from Asteroid-Mass Primordial Black Holes) กระนั้นถึงตอนนี้เราก็ยังไม่พบร่องรอยของมัน
แต่นักฟิสิกส์จำนวนหนึ่ง มองว่าต่อให้การแผ่รังสีของหลุมดำเกิดขึ้นได้ มันก็อาจจะไม่เกิดขึ้น! โดยเงื่อนไขและธรรมชาติของเอกภพ กล่าวคือ มีการคำนวณว่าต่อให้หลุมดำดึกดำบรรพ์มีจริง มันก็ไม่สามารถแผ่รังสีได้ เพราะรังสีพื้นหลังของเอกภพในช่วงที่หลุมดำเหล่านี้เกิดขึ้น ไม่ได้อยู่ในเงื่อนไขที่เหมาะสมกับการแผ่รังสีของหลุมดำดึกดำบรรพ์
หลุมดำดึกดำบรรพ์ (Primordial black hole)
เอาจริงๆตอนนี้ ธรรมชาติการแผ่รังสีของหลุมดำนั้นอยู่ในช่วงเวลาแห่งความสับสน แต่มองในแง่ดีก็อาจจะเรียกได้ว่า เปิดกว้างให้นักวิจัยขบคิดและผลิตผลงานกันได้เรื่อยๆ
ในแง่กระบวนการแผ่รังสีของหลุมดำ ก็ยังมีการนำเสนอแนวทางใหม่ๆออกมาอยู่ รวมทั้งการปรับเปลี่ยนปริมาณที่เรียกว่า เอนโทรปี (entropy) ซึ่งเป็นหนึ่งในปริมาณพื้นฐานของหลุมดำ เพื่อศึกษาว่า เอนโทรปีของหลุมดำในรูปแบบที่แตกต่างกัน จะนำมาซึ่งผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างไรได้บ้าง
กล่าวโดยสรุปได้ว่า การแผ่รังสีของหลุมดำนั้น ท้าทายนักฟิสิกส์ในยุคใหม่ ทั้งในแง่การศึกษาเชิงทฤษฎีเพื่อทำความเข้าใจกลไกและปราบข้อขัดแย้งที่เกิดขึ้น และหาทางตอบให้ได้ว่าอุณหภูมิของหลุมดำที่แท้จริงนั้นเป็นอย่างไรกันแน่
นักฟิสิกส์สายปรากฏการณ์ที่ต้องพยายามมองหาว่าเราจะตรวจจับมันอย่างไรได้บ้าง (หรือถ้าไม่ได้ เราจะตรวจจับปรากฏการณ์แวดล้อมอื่นๆแทนได้หรือไม่) รวมทั้งนักทดลองที่ต้องพยายามมองหาเทคโนโลยีใหม่ๆและความเป็นไปได้ในการสร้างอุปกรณ์ตรวจจับปรากฏการณ์นี้
การแผ่รังสีของหลุมดำจึงเป็นหนึ่งในปัญหาใหญ่ของยุคสมัยนี้อย่างแท้จริง
อ้างอิง
- 16
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
