1 มี.ค. 2023 เวลา 01:18 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

ปรากฏการณ์ดาราศาสตร์อาจเผยให้เห็นร่องรอยของควอนตัมโฟม

ทฤษฎีควอนตัมของความโน้มถ่วง (Quantum gravity) เป็นหนึ่งในทฤษฎีที่นักฟิสิกส์ปรารถนามาตั้งแต่ยุคของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์แล้ว เพราะมันจะสามารถอธิบายความโน้มถ่วงได้ในระดับรากฐานและทำให้ทฤษฎีฟิสิกส์ใหญ่ๆสองทฤษฎีได้แก่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป(ใช้อธิบายความโน้มถ่วง) และ ทฤษฎีควอนตัม (ใช้อธิบายปรากฏการณ์เล็กๆในโลกของอนุภาค) สามารถรวมกันได้อย่างสมบูรณ์
7
แม้ในปัจจุบันนักฟิสิกส์จะยังไม่สามารถสร้างทฤษฎีดังกล่าวขึ้นมาได้สำเร็จ แต่แนวทางหนึ่งของทฤษฎีนี้ตั้งสมมติฐานว่า กาลอวกาศ (Space-time) ไม่ใช่แผ่นราบเรียบสม่ำเสมอ แต่เต็มไปด้วยการกระเพื่อมและม้วนไปมาเหมือนฟองเล็กๆในเครื่องดื่มอัดลมที่พองแล้วแตกแล้วก็กลับมาพองใหม่ไปมา
1
ลักษณะการกระเพื่อมดังกล่าวเรียกว่า ควอนตัมโฟม (Quantum foam)
2
ที่มา : CC0 Public Domain
นักฟิสิกส์เปรียบเทียบแนวคิดเรื่องควอนตัมโฟมให้เห็นภาพไว้ว่า หากเราอยู่บนเครื่องบินที่บินสูงมากๆแล้วมองมายังทะเล เราจะสังเกตเห็นว่าผิวทะเลนั้นราบเรียบ แต่เมื่อเราลงจากเครื่องบินแล้วมานั่งเรือล่องไปในทะเล เราจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนว่าพื้นผิวทะเลนั้นไม่ได้ราบเรียบแต่เต็มไปด้วยคลื่นมากมาย
ควอนตัมโฟมเป็นฟองเล็กๆที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและมีขนาดที่เล็กมากๆจนเทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาคที่มีอยู่ในปัจจุบันยังไม่สารถตรวจจับได้ (ถ้าว่ามันมีอยู่จริง)
ไม่กี่ปีก่อน นักวิจัยชาวอิตาเลียนรายงานในวารสาร Nature Astronomy เสนอวิธีการตรวจจับควอนตัมโฟมจากสัญญาณแปลกๆบางอย่างจากอนุภาคนิวตริโนและแสงที่ปลดปล่อยออกมาจากการปะทุของรังสีแกมมา (Gamma-ray bursts)
ปรากฏการณ์การปะทุของรังสีแกมมา (Gamma-ray bursts) ที่มา : NASA/Goddard Space Flight Center
การปะทุของรังสีแกมมาเป็นปรากฏการณ์ที่ปลดปล่อยพลังงานออกมามหาศาลในชั่วเสี้ยววินาทีโดยมีแหล่งกำเนิดอยู่นอกกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราโดยห่างจากโลกเราออกไปราวพันล้านปีแสง
นักดาราศาสตร์ยังไม่แน่ใจนักว่าแหล่งกำเนิดของมันคืออะไร แต่บางส่วนเชื่อว่ามันอาจเกิดขึ้นในระหว่างการระเบิดของดาวฤกษ์ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา หรือ อาจเกิดจากดาวนิวตรอนชนกัน
ภาพประกอบแสดงถึงดาวนิวตรอนชนกัน ที่มา :University of Warwick
ทีมวิจัยชาวอิตาเลียนเชื่อว่า การกระเพื่อมของที่ว่างที่เรียกว่า ควอนตัมโฟม (Quantum foam) นั้นส่งผลต่อแสงและนิวตริโนที่เดินทางมายังโลกเรา แน่นอนว่าการตรวจสอบการกระเพื่อมดังกล่าวนั้นไม่สามารถทำได้หากแสงเดินทางเป็นระยะทางสั้นๆเพราะโฟมเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กกว่าอะตอมราวๆหมื่นล้านล้านเท่า!
แต่แสงที่เดินทางผ่านห้วงอวกาศมาไกลในระดับพันล้านปีแสงนั้นอาจได้รับผลกระทบจากควอนตัมโฟมมากพอจะตรวจสอบได้และการรบกวนจากโฟมนั้นมีรูปแบบที่แตกต่างจากกลไกการรบกวนอื่นๆอย่างชัดเจน
ปัญหาใหญ่ในตอนนี้คือการปะทุของรังสีแกมมาเป็นปรากฏการณ์ที่ตรวจจับได้ยากมากๆ การวาบขึ้นมาในแต่ละครั้งกินเวลาไม่กี่วินาทีเท่านั้น ยิ่งการตรวจจับแสงและนิวตริโนที่จากมันยิ่งยากไปกันใหญ่
ที่มา : NASA
หากนักฟิสิกส์สามารถตรวจจับควอนตัมโฟมได้สำเร็จจะเป็นการบุกเบิกอาณาจักรใหม่แห่งฟิสิกส์ที่ไม่เคยมีใครพบเห็นมาก่อนและที่สำคัญคือเราจะได้รู้เป็นครั้งแรกว่าเอกภพของเราถูกถักทอขึ้นด้วยที่ว่างและเวลาที่มีลักษณะไม่ราบเรียบ
อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์จำนวนมากหวังว่าจะมีวิธีที่เป็นไปได้และง่ายกว่านี้ในการตรวจจับควอนตัมโฟมซึ่งนี่เป็นหนึ่งในหัวข้อที่นักฟิสิกส์ทั่วโลกทำวิจัยกันอยู่
โฆษณา