ทฤษฎีควอนตัมพบว่า หลุมดำไม่สามารถเกิดขึ้นได้จากแสง
ในทางฟิสิกส์เป็นที่ทราบกันดีว่า หลุมดำก่อตัวขึ้นจากมวลที่รวมกันเป็นจำนวนมาก เช่น ดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัย เชื้อเพลิงในใจกลางดวงดาวได้หมดลง จากทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป นำพาไปสู่การกำเนิดหลุมดำ
นอกจากนี้ หลุมดำยังสามารถก่อตัวขึ้นจากแสงที่มีความเข้มสูงมากได้อีกด้วย นักทฤษฎีได้คาดเดาเกี่ยวกับแนวคิดนี้มานานหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดยทีมนักวิจัยในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่า หลุมดำที่เกิดจากแสงนั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากผลของกลศาสตร์ควอนตัมทำให้มีการรั่วไหลของพลังงานมากเกินไปจนไม่สามารถดำเนินการยุบตัวได้
ความหนาแน่นของมวลที่มากเกินจำกัดทั่วไปนำสู่การเกิดจากดาวที่ยุบตัวสามารถทำให้กาลอวกาศโค้งงอได้อย่างรุนแรงจนแสงที่เข้ามาในบริเวณนั้นไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้ การก่อตัวของหลุมดำจากแสงนั้นเป็นไปได้ตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป เนื่องจากมวลและพลังงานนั้นเท่าเทียมกัน (equivalent) ดังนั้น พลังงานในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าก็สามารถทำให้กาลอวกาศโค้งงอได้เช่นกัน
หลุมดำแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic black holes) ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ Kugelblitze ซึ่งเป็นภาษาเยอรมันแปลว่า "ลูกบอลสายฟ้า (ball lightning)" ตามคำศัพท์ที่ John Wheeler นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Princeton ใช้ในการศึกษาระยะเริ่มต้นของสนามโน้มถ่วงที่เกิดจากแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงทศวรรษปี 1950
การวิจัยทางฟิสิกส์เชิงทฤษฎีใหม่โดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู (Waterloo) และมหาวิทยาลัยคอมลูเตนเซแห่งมาดริด แสดงให้เห็นว่า Kugelblitze นั้นเป็นไปไม่ได้ในจักรวาลปัจจุบันของเรา ทีมได้สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยคำนึงถึงผลกระทบของควอนตัม ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ความเข้มข้นของแสงที่จำเป็นในการสร้าง Kugelblitze จะมากกว่าความเข้มข้นที่สังเกตได้ในควาซาร์ (quasar) ซึ่งเป็นวัตถุท้องฟ้าที่สว่างที่สุดในจักรวาลของเราหลายสิบเท่า
แม้ว่าความเป็นไปไม่ได้ของ Kugelblitze อาจทำให้บรรดานักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ผิดหวังก็ตาม การค้นพบนี้ถือเป็นความสำเร็จที่สำคัญในการวิจัยฟิสิกส์พื้นฐานที่เกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างคณิตศาสตร์ประยุกต์ สถาบัน Perimeter และสถาบันการคำนวณเชิงควอนตัมที่วอเตอร์ลู
บทความโดย
One To Many - A Brief Science
.
แหล่งอ้างอิง
[1] Black Holes Can’t Be Created by Light
[2] No black holes from light
[3] No Black Holes from Light
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
