การทดลองใหม่ เพื่อค้นหาพลังงาน(รังสีฮอว์คิง)ที่หนีออกมาจากหลุมดำ

       การทดลองในห้องปฏิบัติการ แสดงให้เห็นว่าพลังงานจะหนีออกมาจากหลุมดำอย่างไร ซึ่งเป็นเรื่องที่นักวิทยาศาสตร์ได้ที่ถกเถียงกันอยู่ ว่าแสงไม่สามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้? แต่มีบางสิ่งที่อาจจะหนีมาจากหลุมดำได้ มันเป็นชนิดของพลังงาน เรียกว่า "รังสีฮอว์คิง" ซึ่งเสนอโดยสตีเฟน ฮอว์คิง ในปี ค.ศ. 1974. จนกระทั้งปัจจุบัน ยังไม่มีใครเคยเห็นหรือตรวจสอบพบว่ามีรังสีฮอว์คิงอยู่จริง แต่มีนักวิทยาศาสตร์ท่านหนึ่งคิดว่าเขาอาจจะได้การบันทึกหลักฐานสำคัญ คือ : พลังงานบางชนิดซึ่งเป็นประเภทที่อยู่ในหลุมดำได้หายไปจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ ถ้านักวิทยาศาสตร์อื่น ๆ สามารถทำซ้ำและได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกัน เรื่องนี้จะนำเสนอหลักฐานที่แสดงว่ารังสีฮอว์คิงมีอยู่จริง

       Daniele Faccio เรียกการทดลองแบบใหม่นี้ว่า "งานที่น่าตื่นตาตื่นใจ และแหวกแนวทำงาน" นักฟิสิกส์ท่านอื่นก็ได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้ว่า "มันแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่ทุกคนคิดว่าเป็นไปไม่ได้"

       หลุมดำเป็นสถานที่ที่มีมวลมหาศาล(M)บรรจุอยู่ในปริมาตรที่น้อยนิด(V)(ความหนาแน่นมหาศาล) หลุมดำมวลมหาศาลสามารถม้วนกาแล็คซี่ทั้งหมดเข้าหากัน นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อว่าไม่มีอะไร ---แม้แต่แสง--- ที่สามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้ แต่ในปี 1974 นักฟิสิกส์ สตีเฟน ฮอว์คิง จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษ เสนอความคิดใหม่จากเดิมอย่างสิ้นเชิง เขาบอกว่าอนุภาคบางตัวสามารถวิ่งออกมาจากหลุมดำได้(รังสีฮอว์คิง)

       ความคิดของเขามาจากโลกของฟิสิกส์ควอนตัม มันเป็นกฎควบคุมการเคลื่อนไหวและพฤติกรรมของอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอม ตามฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคคู่มักจะโผล่มาและดำรงอยู่ แต่เมื่อพวกมันชนกัน มันหายไปอีกครั้ง


       อะไรจะเกิดขึ้นถ้าอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นที่ขอบของหลุมดำ และมีเพียงหนึ่งตัวตกลงไปในหลุมดำ---ฮอว์คิงสงสัย เขาสรุปว่า อนุภาคอีกตัวก็อาจหนีมาจากหลุมดำได้ และเหมือนอนุภาคนี้จะมาจากหลุมดำ เมื่อเวลาผ่านไป เพียงพอที่อนุภาคจะมีชีวิตรอด - เรียกว่าอนุภาคเหล่านี้ว่ารังสีฮอว์คิง -ซึ่งจะทำให้หลุดำหายไปทั้งหมด

       สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามค้นหารังสีฮอว์คิง ได้ทำการทดลองมากมาย ซึ่งเรื่องยุ่งยากมาก เพราะนักฟิสิกส์ไม่สามารถเข้าใกล้หลุมดำได้ (ใกล้ที่สุดก็ยังคงห่างหลายพันปีแสง) อีกเหตุผลที่มันพิสูจน์ได้ยากคือ รังสีฮอว์คิงอาจจะจาง ๆ ทำให้กล้องโทรทรรศน์ไม่สามารถมองเห็นมันได้

นักฟิสิกส์ ชื่อ Jeff Steinhauer

       Jeff Steinhauer เป็นนักฟิสิกส์ จากสถาบันเทคโนโลยีในไฮฟา(Haifa) การทดลองใหม่ Steinhauer เขาไม่ได้สร้างหลุมดำจริง ๆ ขึ้นมา แต่เขาสร้างแบบอะนาล็อก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เลียนแบบคุณสมบัติบางส่วนของหลุมดำ และใช้เสียงแทนแสง

       เสียงคล้ายกับแสง คือเดินทางเป็นคลื่น เพื่อที่จะเข้าใจการทำงานของSteinhauer ลองจินตนาการว่ามีเครื่องบินเจ็ทที่กำลังบินด้วยเร็วมากกว่าความเร็วของเสียง แล้วนักบินที่อยู่ด้านหลังเคาะหน้าต่างห้องนักบิน นักบินที่อยู่ข้างหน้าจะไม่ได้ยินเสียง เพราะเครื่องบินบินเร็วกว่าเสียง

       การทดลองของ Steinhauer ก็สร้างสถานการณ์ที่คล้ายกัน คือ เร่งอะตอมให้มีความเร็วถึงจุดที่อะตอมเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าเสียง ถึงจุดนี้ อะตอมจะไม่สามารถหวนกลับได้ ซึ่งเปรียบกับ"ขอบฟ้าเหตุการณ์" จุดที่ไม่มีแสงหนีออกมาได้ เขาตรวจจับคลื่นเสียงที่เกิดขึ้นที่บริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์ในห้องปฏิบัติการ

       Steinhauer พบว่ามีคลื่นบางส่วนสามารถหลบหนีออกมาได้ เขาสรุปว่านี้คือหลักฐานของรังสีฮอว์คิง เขาอธิบายการค้นพบของเขา12 ตุลาคม ในนิตยสาร "Nature Physics"

       นักฟิสิกส์ William Unruh ใช้เวลาทศวรรษที่ผ่านมาในการศึกษาหลุมดำและรังสีฮอว์คิง การทดลองใหม่เป็น "สิ่งที่น่าจะใกล้เคียงกับความเป็นจริงที่สุด" ในการหารังสีฮอว์คิง ในขณะเดียวกันเขาบอกว่า คลื่นเสียงอาจจะมาจากที่อื่นก็เป็นได้ ดังนั้นสำหรับตอนนี้เขามีความคิดเห็นว่า "รังสีฮอว์คิงยังไม่ได้รับการพิสูจน์"

       หลุมดำในการทดลองจะแตกต่างจากในอวกาศ การหารังสีฮอว์คิงจากหลุมดำในห้องปฏิบัติการอนาล็อกที่สร้างขึ้น "ไม่ได้พิสูจน์ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นเช่นเดียวกับหลุมดำที่อยู่ในอวกาศ" แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนมั่นใจมากขึ้นว่า รังสีฮอว์คิงมีอยู่จริง

ที่มา https://student.societyforscience.org/article/escape-lab-built-black-hole