การค้นพบ "คลื่นความโน้มถ่วง"

เอาข้อมูลจากเพจ
"ความรู้วิทยาศาสตร์สนุกๆนอกห้องเรียน"
มาแปะให้ค่ะ สำหรับคนที่ไม่ค่อยเข้าใจและรำคาญเกรียนทั้งหลายนะคะ เผยแพร่เพื่อเป็นเกร็ดความรู้ค่ะ

ก๊อปมาทั้งหมดเลยนะคะ เรื่องจากเล่นในมือถือไม่สามารถหาลิ้งของเพจได้ค่ะ

+++++++++++++++++++++++

" คลื่นความโน้มถ่วง ฉบับประชาชนทั่วไป "
วันนี้ครับ ที่ต่างประเทศค่อนข้างจะฮือฮากันมาก เพราะหน่วยงานที่ทำหน้าที่ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงบอกว่า ' พวกนาย เรามีข่าวใหม่ล่าสุดเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงจะแถลงให้พวกนายทราบว่ะ ' แค่นั้นแหละครับ ที่ต่างประเทศก็เป็นข่าวใหญ่ และมีคนเฝ้ารอการแถลงข่าวอย่างใจจดใจจ่อกันเลยทีเดียว !
ก่อนอื่น เราต้องทำความเข้าใจก่อนว่าคลื่นความโน้มถ่วงคืออะไร ?
เรื่องนี้ต้องย้อนกลับไปในปี ค.ศ.1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้สร้างทฤษฎีที่เป็นเสาหลักต้นหนึ่งของฟิสิกส์แผนใหม่ ซึ่งก็คือทฤษฎีสัมพัทธภาพแบบทั่วไปนั่นเอง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีความทรงพลังมาก เพราะมันได้เปลี่ยนแปลงแนวคิดเกี่ยวแรงโน้มถ่วง เวลา และอวกาศไปอย่างสิ้นเชิง โดยไอน์สไตน์บอกว่า อวกาศเนี่ย เหมือนพื้นผิวของผ้าใบที่กางไว้ หากมีมวลวางอยู่ในอวกาศ ผืนผ้าอวกาศจะโค้งงอลงไปตามมวลที่วางอยู่ และนี่คือที่มาของแรงโน้มถ่วง ! พูดง่ายๆคือ มวลสามารถทำให้อวกาศโค้งหรือบิดงอได้ นอกจากนี้ทฤษฎีนี้ยังทำนายอะไรไว้อีกมากมาย เช่น แสงจะเดินทางเป็นเส้นโค้งเมื่อเคลื่อนที่เฉียดผ่านวัตถุที่มีมวลมากๆ แรงโน้มถ่วงมีผลต่อการเดินของเวลา วงโคจรของดาวพุธ ความเป็นไปได้ของหลุมดำ คลื่นความโน้มถ่วง รวมไปถึงการกำเนิดและความเป็นไปของจักรวาลเลยทีเดียว !
แต่ในที่นี้จะอธิบายเรื่องคลื่นความโน้มถ่วงเท่านั้น คลื่นความโน้มถ่วงคือคลื่นที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อมีวัตถุที่มีมวลมากเคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือมีกิจกรรมที่รุนแรงในอวกาศ เช่น ดาวนิวตรอนคู่โคจรรอบกัน หลุมดำคู่โคจรรอบกัน ซูเปอร์โนวา รังสีแกมมาระเบิดในอวกาศ เป็นต้น ในกรณีของวัตถุมวลมากโคจรรอบกัน ลองนึกถึงลูกบอลหนักๆสองลูกที่วางอยู่บนผืนผ้าของอวกาศ (รูปที่ 1) สมมติว่าวัตถุทั้งสองนั้นเป็นดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนทั้งสองโคจรรอบกันเร็วมากๆ แล้วคาบการโคจรนั้นก็ค่อยๆลดลง ทำให้ดาวทั้งสองเคลื่อนที่เข้ามาหากัน ในจังหวะนั้นจะมีการปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงออกมา (ผืนผ้าบิดงอ คล้ายน้ำกระเพื่อม) แต่ปัญหาคือ คลื่นความโน้มถ่วงนั้นตรวจจับได้ยากมากๆ เพราะมันอ่อนสุดๆ !
(ตามทฤษฎีคือ ถ้าคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุใด คลื่นความโน้มถ่วงจะทำให้วัตถุนั้นยืดออกและหดเข้า สลับๆกันไปตามเวลา)
แต่...นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้ ! โดยใช้อุปกรณ์ที่ชื่อว่า LIGO (อ่านออกเสียงว่า ไลโก้) เจ้า LIGO เนี่ย เป็นสถานีตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (รูปที่ 2) โดยมีสถานีอยู่ตรงกลาง และมีแขน 2 ข้างตั้งฉากกัน แต่ละแขนยาว 4 กิโลเมตร ที่แขนแต่ละข้างมีกระจก 2 บาน ตัวสถานีจะมีอุปกรณ์ยิงแสงเลเซอร์และอุปกรณ์ตรวจวัดแสง เมื่อทำการยิงแสงเลเซอร์ออกไป แสงจะเดินทางแยกกันไปในแต่ละแขน อุปกรณ์ตรวจวัดสัญญาณแสงจะทำการตรวจดูคลื่นแสงที่สะท้อนกลับมา ถ้าคลื่นแสงที่กลับมาหน้าตาเหมือนเดิม แสดงว่าไม่มีคลื่นความโน้มถ่วงผ่านมาแถวนี้ แต่ถ้าคลื่นแสงมีหน้าตาเปลี่ยนไป แสดงว่ามีคลื่นความโน้มถ่วงผ่านมา สาเหตุที่ทำให้สัญญาณแสงที่อ่านค่าได้มีหน้าตาเปลี่ยนไป เป็นเพราะถ้ามีคลื่นความโน้มถ่วงผ่านไปแถวๆนั้น คลื่นความโน้มถ่วงจะทำให้แขนข้างนึงของ LIGO ยืดออก ในขณะที่อีกข้างหดเข้า (ยืดออก และหดเข้าน้อยมากๆ แต่สามารถตรวจจับได้) เป็นผลทำให้สัญญาณแสงที่ตรวจจับได้เปลี่ยนไปนั่นเอง !
คลื่นความโน้มถ่วงนี้ เป็นหนึ่งในสิ่งที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำนายไว้ แต่ที่ผ่านมาไม่เคยมีการตรวจจับได้เลย หากสิ่งที่ LIGO จะแถลงการณ์คือการยืนยันว่า
' เราตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงแล้ว '
นั่นยิ่งเป็นการตอกย้ำว่า ไอน์สไตน์คือสุดยอดแห่งอัจฉริยะ และคลื่นความโน้มถ่วงจะเป็นประตูบานใหม่ ที่ทำให้เราเข้าใจปรากกฏการณ์ต่างๆในจักรวาลนี้มากขึ้น
อ่านแล้วแชร์เถอะ ความรู้เน้นๆ
http://www.ligo.org/
http://www.relativity.li/en/epstein2/read/i0_en/i9_en/
#แอดB

แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่