โดย Adam Mann เผยแพร่เมื่อ 21 เมษายน 2021
เครื่องสล็อตแตกง่ายตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเร็ว ๆ นี้เร็ว ๆ นี้สามารถค้นพบคําแนะนําของฟิสิกส์ใหม่จากวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่LIGO ถูกสร้างขึ้นเพื่อตรวจจับระลอกคลื่นในอวกาศเวลาเป็นวัตถุขนาดใหญ่เช่นหลุมดําชนกัน (เครดิตภาพ: มาร์คกระเทียม / ห้องสมุดภาพวิทยาศาสตร์ผ่าน Getty ภาพ)
ออกในความลึกของจักรวาล หน่วยงานที่เหมือนหลุมดํานอกประเทศ อาจมีอยู่ด้วยพลังที่จะนิยามฟิสิกส์ใหม่ อย่างที่เรารู้ การศึกษาใหม่คํานวณว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าหอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วงบนโลก
สามารถหาลูกคี่สมมุติเหล่านี้ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่
หอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วง (LIGO) ของเครื่องวัดความโน้มถ่วงและคลื่นเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (LIGO) ในสหรัฐอเมริกาและ Virgo คู่ปรับร่วมยุโรปถูกสร้างขึ้นเพื่อจับภาพระลอกคลื่นในเนื้อผ้าของอวกาศที่แผ่ออกมาจากวัตถุขนาดใหญ่เช่นหลุมดําและดาวนิวตรอนที่ชนกัน แต่มีโอกาสเสมอที่นักวิทยาศาสตร์จะเจอกับสิ่งที่ไม่คาดคิด ”เราไม่สามารถไร้เดียงสาที่จะสันนิษฐานว่าเรารู้ทุกอย่างที่อยู่ข้างนอกนั่น” Luís Longo ผู้สมัครระดับปริญญาเอกด้านฟิสิกส์ของ Universidade Federal do ABC ในเซาเปาโลประเทศบราซิลกล่าวกับ Live Scienceนักวิจัยได้คาดเดาเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่เป็นเวลาหลายปีและพยายามพิจารณาว่าพวกเขาจะมีลักษณะอย่างไรกับเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง Longo เพิ่ม
คําว่า “วัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่” ครอบคลุมหน่วยงานทางทฤษฎีที่แตกต่างกันหลากหลาย ในบรรดาความเป็นไปได้คือ gravastars ซึ่งจะปรากฏค่อนข้างคล้ายกับหลุมดําธรรมดา แต่จะเต็มไปด้วยพลังงานมืดซึ่งเป็นสารลึกลับที่ทําให้เกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาล วัตถุขนาดกะทัดรัดอีกชิ้นหนึ่งที่สามารถซุ่มซ่อนอยู่ในจักรวาลคือฟัซบอลซึ่งเป็นปมเหมือนหลุมดําของสตริงมิติเดียวพื้นฐานที่เสนอในทฤษฎีสตริงซึ่งพยายามรวมและแทนที่ทฤษฎีที่ยอมรับในปัจจุบันในฟิสิกส์
สิ่งที่เชื่อมต่อวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่คือซึ่งแตกต่างจากหลุมดําพวกเขาควรขาดภูมิภาคที่รู้จักกันในชื่อขอบฟ้าเหตุการณ์ Longo กล่าวว่า ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นทรงกลมรอบหลุมดําเกินกว่าที่การเดินทางใด ๆ จะกลายเป็นทางเดียว วัตถุสามารถลื่นไถลภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ แต่ไม่มีอะไรสามารถออกมาจากมัน – ไม่แม้แต่แสง
แต่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์จะต้องถูกแทนที่ในวันหนึ่ง แม้ว่าทฤษฎีจะประสบความสําเร็จเป็นพิเศษในการอธิบายแรงโน้มถ่วงและหน่วยงานจักรวาลขนาดใหญ่, มันไม่ได้พูดอะไรเกี่ยวกับพฤติกรรมของอนุภาคย่อย. สําหรับสิ่งนั้นนักฟิสิกส์หันไปหากลศาสตร์ควอนตัม
ความหวังคือการมีทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงควอนตัมที่แทนที่ทั้งสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม
วัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่ซึ่งจะเป็นเหมือนหลุมดํา แต่ขาดขอบฟ้าเหตุการณ์สามารถช่วยให้ข้อมูลที่จําเป็นในการเริ่มสร้างทฤษฎีในอนาคตนี้ ”พวกเขาจะทําลายด้วยความสัมพันธ์ทั่วไปเพราะพวกเขาจะไม่ก่อให้เกิดหนึ่งในการคาดการณ์ที่สําคัญของมัน” Longo กล่าวโดยอ้างถึงขอบฟ้าเหตุการณ์ “ในแง่นี้เราจะทดสอบทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์”
เมื่อหลุมดําสองหลุมชนและผสานกันพวกเขาหมุนไปรอบ ๆ กันแปรปรวนอวกาศเวลาและส่งคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งสามารถดังเครื่องตรวจจับของ LIGO บนโลก หลังจากพบกันขอบฟ้าเหตุการณ์จะป้องกันไม่ให้คลื่นเพิ่มเติมหลบหนีออกไปด้านนอก Longo กล่าวว่า
แต่เนื่องจากวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่จะขาดขอบฟ้าเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงบางอย่างอาจตกลงไปด้านในไปยังศูนย์กลางของวัตถุแล้วเด้งกลับสร้างเสียงสะท้อนความโน้มถ่วงที่รั่วไหลออกมาด้านนอกเขาเสริม เสียงสะท้อนเหล่านี้จางเกินไปสําหรับ LIGO และ Virgo ที่จะตรวจจับได้ในขณะนี้ แต่ขณะนี้สิ่งอํานวยความสะดวกกําลังได้รับการอัพเกรดเพื่อเพิ่มความไวและพวกเขาได้เข้าร่วมโดยเครื่องตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง Kamioka (KAGRA) ในญี่ปุ่นซึ่งเริ่มดําเนินการเมื่อปีที่แล้ว
Longo และเพื่อนร่วมงานของเขาได้คํานวณว่าในระหว่างการสังเกตการณ์ครั้งต่อไปของเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงตั้งขึ้นในฤดูร้อนปี 2022 LIGO และคู่ของมันอาจมีความไวเพียงพอที่จะรับสัญญาณจากวัตถุขนาดกะทัดรัดที่แปลกใหม่หนึ่งหรือสองชิ้นหากมีอยู่ Longo จะนําเสนอผลการวิจัยของทีมของเขาในการประชุมเดือนเมษายนของสมาคมกายภาพอเมริกันในวันที่ 19 เมษายน—8 วิธีที่คุณสามารถเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในชีวิตจริงสล็อตแตกง่าย
