ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ม.4 ฟิสิกส์มัธยม ฟิสิกส์มหาลัย โจทย์ฟิสิกส์ ข้อสอบฟิสิกส์

DekPhysics Center => Physics News => ข้อความที่เริ่มโดย: Webmaster™ ที่ กุมภาพันธ์ 13, 2016, 01:41:41 PM



หัวข้อ: การค้นพบ คลื่นความโน้มถ่วง gravitational wave ของ LIGO ที่โลกตะลึง
เริ่มหัวข้อโดย: Webmaster™ ที่ กุมภาพันธ์ 13, 2016, 01:41:41 PM
คลื่น ความโน้มถ่วง
(http://www.uppic.org/thumb-0655_56BED28E.jpg)

เรามาเริ่มต้นที่ทฤษฎีสัมพัธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์นั้น บริเวณรอบตัวเราเกิดจากการทักทอของ space-time ใน 4 มิติ เพื่อความง่ายต่อความเข้าใจ เราจินตนาการว่า space-time เป็นแผ่นชีท 2 มิติ ดังรูป
(http://www.uppic.org/thumb-0467_56BED0DB.jpg)

หากเราว่างลูกเหล็กลงไปชีทนี้ตามรูปด้านล่างจะทำให้เกิดการบิดโค้งของ space-time ยิ่งลูกบอลมีมวลมากก็จะทำให้เกิดการบิดโค้งมากขึ้นตามลำดับ รูปด้านล่างแสดงให้เห็นถึงความต่างของการบิดโค้งของ space-time สำหรับวัตถุที่มวลต่างกัน

(http://www.uppic.org/thumb-D6D5_56BED0DB.jpg)

การบิดโค้งของ space-time นั้นได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นจริงตามทฤษฎีเป็นที่เรียบร้อย ถึงตอนนี้อาจจะคิดว่าเกี่ยวยังไงกับ gravitational wave กับสิ่งที่อธิบายไปข้างต้น ต้องบอกว่าอาจจะไม่เกี่ยวโดยตรง แต่ก็เป็นแนวคิดพื้นฐานในการทำความเข้าใจการเกิด gravitational wave ไอน์สไตน์นั้นทำนายว่าหากมีระบบมวลคู่หมุนรอบกัน จะก่อให้เกิดการกระเพื่อมของ space-time ดังรูปด้านล่าง เราอาจจะคิดเปรียบเทียบได้กับการเอามือค้นน้ำในอ่าง เจ้าคลื่นของการกระเพื่อมของ space-time นี้เรียกว่า gravitational wave ที่ LIGO ตรวจจับเจอนั้นเอง สำหรับคู่มวลที่ขนาดใหญ่ก็จะยิ่งทำให้เกิดเจ้าคลื่นนี้ได้รุนแรงได้มาก

(http://www.uppic.org/thumb-4E09_56BED0DB.jpg)

เจ้า gravitational wave นี้จะทำให้ space-time นั้นดึงออกแล้วบีบอัดสลับกันไป ลองนึกภาพตัวเราภายใต้เจ้า gravitational wave นี้ ตัวเราจะโดนดึงให้กว้างขึ้นตามแนวนอนและหดลงตามแนวดิ่ง จากนั้นจะโดนบีบอัดตามแนวนอนและยืดออกตามแนวดิ่ง ดูภาพจำลองตาม link http://techcrunch.com/.../einsteins-gravitational-waves.../ การทำนายของการมีอยู่ของเจ้า gravitational wave นี้ถือว่ามีมานานมากแล้ว แต่ยังไม่มีการตรวจพบ มีความพยายามมาก่อนแต่ที่ได้นั้นไม่ใช่ gravitational wave เหตุที่ทำให้มันตรวจพบได้ยากนั้นเพราะมันอ่อนมากนั้นเอง

(http://www.uppic.org/thumb-74EA_56BED0DB.jpg)

 ทีม LIGO นั้นออกแบบเครื่องวัดเจ้า gravitational wave นี้โดยยิงลำแสงเลเซอร์ จากนั้นแยกออกเป็นสองลำตั้งฉากกันยาว 4 กิโลเมตร เมือวิ่งไปสุดแล้วให้สะท้อนกลับมากลับไปประมาณ 400 รอบ ตามรูป
(http://www.uppic.org/thumb-02F9_56BED0DB.jpg)

จากนั้นเรานำลำแสงทั้งสองลำมาเจอกันซึ่งจะเกิดการแทรกสอดระหว่างแสงทั้งสองลำ แต่ผลของการแทรกสอดเป็นแบบทำลายล้างกัน ดังรูปด้านล่าง

(http://www.uppic.org/thumb-78A5_56BED28E.jpg)

คราวนี้หากว่ามี gravitational wave มานั้นจำทำให้เกิดการยืดหดของ space-time บริเวณเครื่องวัด ดังรูป

(http://www.uppic.org/thumb-6736_56BED28E.jpg)

การยืดหดของแขนทั้งสอง ส่งผลทำให้รูปแบบของการแทรกสอดเปลี่ยนไป ดังรูป นั้นคือ จากทำลายล้างกันหมด เมื่อ peak เลื่อนไป ก็ทำให้เหลือผลของการแทรกสอดบ้างส่วน

(http://www.uppic.org/thumb-A613_56BED28E.jpg)

 ปัญหาที่ทีมนักวิจัย LIGO นั้นต้องคิดเป็นอย่างหนักจากที่อ่านดูนั้นคือ จะจัดการเจ้าพวกที่เป็น background noises ออกไปได้อย่างไร เพื่อทำให้แน่ใจว่าเจ้าสิ่งที่ตรวจจับได้นั้นเป็นเจ้า gravitational wave จริงๆ แต่ว่าเจ้าคุณลักษณะทำคัญของเจ้าสัญญาณ gravitational wave นั้นคือ เจ้ารูปแบบของการแทรกสอดจะมีการสั่นไปมาเนื่องจากยืดหดของแขนทั้งสองข้างของลำเลเซอร์

(http://www.uppic.org/thumb-2EB2_56BED28E.jpg)

ประเด็นที่ต้องไม่ให้สับสน ระหว่าง gravitational wave กับ Primordial gravitational wave เพราะเจ้า Primordial gravitational wave นั้นเกิดมาจาก Big Bang ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่ LIGO พยายามตรวจหา คำถามที่ตามมาว่าทำไมการเจอเจ้า gravitational wave นี้ถึงสำคัญมากมายจนทำให้คนทั่วโลกตื่นเต้นนักหนา ประการแรกคือ อาจจะเป็นการเปิดหน้าใหม่ของการสำรวจจักวาลของเรา ประการที่สองคือเรารู้ว่าแหล่งของที่มาของ gravitational wave นั้นมาจากระบบมวลคู่ซึ่งอาจจะเป็น การหมุนวนระหว่างหลุมดำแล้วเข้าร่วมตัวกันเป็นต้น ดังนั้นการมีอยู่ของ gravitational wave นั้นเป็นการยืนยัยการมีอยู่ของระบบดังกล่าว ประการที่สามคือ ที่ผ่านมาการทดสอบทฤษฎีสัมพัธภาพ เช่น การเลื่อนไปของวงโคจรของดาว Mercury นั้นอยู่บนสมมุติฐานว่า space-time นั้นเป็นแบบ static แต่การมีอยู่ของ gravitational wave นั้น space-time นั้นจะเปลี่ยนไปกับเวลานั้นเอง

ขอบคุณ Dr.Sikarin Yoo-Kong กลุ่ม FB.สนทนาหัวข้อทางฟิสิกส์



คนไทยที่มีส่วนร่วมกับความสำเร็จนี้ คลิกเลย>> ที่หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง
http://www.youtube.com/watch?v=34DK8Rmioag


เกรียนไทย ที่ป่วนการถ่ายทอดสด คลื่นความโน้มถ่วง คลิกเลย>>
http://www.youtube.com/watch?v=N2wKRy2Wnow