TNN “หลุมดำ” ไม่ได้เกิดจากแสง วิจัยใหม่ชี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของ ‘ไอน์สไตน์’ มีช่องโหว่

TNN

TNN Exclusive

“หลุมดำ” ไม่ได้เกิดจากแสง วิจัยใหม่ชี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของ ‘ไอน์สไตน์’ มีช่องโหว่

“หลุมดำ” ไม่ได้เกิดจากแสง วิจัยใหม่ชี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ  ของ ‘ไอน์สไตน์’ มีช่องโหว่

หลุมดำ เป็นวัตถุที่ล้วนมีแต่ความลึกลับ และน่าค้นหามากที่สุดอย่างหนึ่งในจักรวาล วัตถุขนาดใหญ่ที่มีแรงดึงดูดมหาศาล แม้กระทั่งแสงก็หนีไม่พ้น ด้วยความยิ่งใหญ่นี้ เหล่านักวิทยาศาสตร์จึงให้ความสนใจ และอ้างอิงทฤษฎีการกำเนิดหลุมดำมากมาย โดยเฉพาะทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชื่อก้องโลก แต่ไม่นานมานี้ ผลการศึกษาใหม่จากทีมนักวิจัยกำลังทำให้ทฤษฎีของไอน์สไตน์เกิดช่องโหว่

--- ‘คูเกลบลิทซ์’ หลุมดำที่เกิดจากแสง--- 


“หลุมดำเกิดจากการล่มสลายของดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัย เมื่อแรงกดดันจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในแกนกลางของดาวเหล่านั้น ไม่สามารถต่อต้านแรงโน้มถ่วงได้อีกต่อไป สสารที่ประกอบดาวดวงนั้น จึงถูกแรงดึงดูดของตนเองบีบอัดจนเหลือเป็นเพียงมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่านิวเคลียสของอะตอมเดียว ซึ่งเรียกว่า ภาวะเอกฐาน”


นี่คือ ทฤษฎีการเกิดหลุมดำทั่วไป ที่เรามักได้เรียนรู้จากชั้นเรียนวิชาวิทยาศาสตร์


ปัจจุบัน มีสมมติฐานการกำเนิดหลุมดำที่แปลกใหม่ผุดขึ้นมามากมาย หนึ่งในนั้นคือ ทฤษฎีการเกิดของ “หลุมดำคูเกลบลิทซ์” 


หลุมดำคูเกลบลิทซ์ เป็นหลุมดำที่เกิดจากการรวมตัวกันของแสงที่มีความเข้มข้นมากที่มุ่งไปที่จุดเดียว จนทำให้เกิดพลังงานมหาศาล และสร้างหลุมดำขึ้นมา โดยแนวคิดนี้ อ้างอิงตามหลักทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ที่แม้ว่าแสงจะไม่มีสสารในตัว แต่ก็มีพลังงาน ซึ่งในทฤษฎีดังกล่าว ระบุว่า พลังงานเป็นปัจจัยสร้างความโค้งปริภูมิ-เวลา ซึ่งส่งผลให้เกิดแรงดึงดูดจากแรงโน้มถ่วง

 

ด้วยเหตุนี้ ตามหลักการแล้วจึงเป็นไปได้ที่แสงจะก่อให้เกิดหลุมดำได้ ถ้าเรารวมศูนย์แสงในปริมาณที่เข้มข้นเพียงพอ ควบแน่นจนเล็กเพียงพอ ความหนาแน่นของพลังงานก็จะสูงมาก และเมื่อพลังงานมีความเข้มข้นสูงก็จะสร้างสนามแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งพอ จนก่อตัวเป็นหลุมดำได้ แม้ว่าจะไม่มีมวลก็ตาม เพราะตามทฤษฎีของไอน์สไตน์มองว่า พลังงานและมวลมีค่าเท่ากัน ตามสูตร E=MC2 


---แสงสร้างหลุมดำไม่ได้---


หลักการเหล่านี้ เป็นจริงภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแบบดั้งเดิม ซึ่งไม่ได้อธิบายถึงปรากฏการณ์ควอนตัม เพื่อสำรวจผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากผลกระทบควอนตัมต่อการก่อตัวของคูเกลบลิทซ์ 


ทีมวิจัยจึงได้ตรวจสอบอิทธิพลของปรากฏการณ์ชวิงเงอร์ ซึ่งเป็นการสร้างคู่อนุภาคกับปฏิอนุภาคโดยเกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า 


ผลการศึกษาล่าสุด ที่ได้ยอมรับตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters แต่ยังไม่ได้ถูกเผยแพร่สู่สาธารณะ ทีมวิจัยได้คำนวณอัตรารูปคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน แล้วพบว่า แสงบริสุทธ์ไม่สามารถสะสมพลังงานที่เพียงพอก่อตัวเป็นหลุมดำได้ ฉะนั้น หลุมดำคูเกลบลิทซ์ที่เกิดจากการรวมแสงเพียงอย่างเดียว เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ ทั้งในรูปแบบของห้องทดลอง และปรากฎการณ์ทางดาราฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ 


“แม้ว่าเราจะใช้เลเซอร์ที่มีความเข้มข้นมากสุดของโลก เราก็จะยังคงอยู่ห่างจากความเข้มข้นที่จำเป็นต้องใช้ถึง 50 เท่า ในการสร้างคูเกลบลิทซ์” โฆเซ่ โปโล-โกเมซ นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูและสถาบันฟิสิกส์เชิงทฤษฎีปริมณฑลในแคนาดา ผู้เขียนวิจัยร่วม กล่าว 


---ควอนตัมสำคัญต่อการสร้างวัตถุทางดาราศาสตร์---


แม้การค้นพบดังกล่าว จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อทฤษฎีดาราศาสตร์ และการตั้งสมมติฐานต่อการมีอยู่ของหลุมดำคูเกลบลิทซ์ก่อนหน้านี้ รวมถึงยังทำลายความหวังการทดลองศึกษาการเกิดหลุมดำ ด้วยการสร้างหลุมดำจากการแผ่รังสีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า 


อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เชิงบวกของการศึกษาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบทางควอนตัมสามารถบูรณาการเข้ากับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงให้คำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามทางวิทยาศาสตร์


“จากมุมมองทางทฤษฎี งานนี้แสดงให้เห็นว่าผลกระทบควอนตัมสามารถมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจกลไกการก่อตัวและรูปลักษณ์ของวัตถุทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้อย่างไร” โปโล-โกเมซกล่าว


ทั้งนี้ นักวิจัยวางแผนที่จะสำรวจอิทธิพลของผลกระทบควอนตัมต่อปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงต่าง ๆ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากการค้นพบของพวกเขา ซึ่งมีความสำคัญทั้งในทางปฏิบัติและพื้นฐาน


แปล-เรียบเรียง: พรวษา ภักตร์ดวงจันทร์

ข้อมูลอ้างอิง: 

https://www.livescience.com/space/black-holes/study-finds-black-holes-made-from-light-are-impossible-challenging-einsteins-theory-of-relativity

https://youtu.be/3Nh5JoWaNR0

https://youtu.be/gNL1RN4eRR8

ข่าวแนะนำ

ข่าวที่เกี่ยวข้อง