แสงจากความว่างเปล่า

By: terminus
Writer
on Sat, 04/06/2011 - 17:39

ตามทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม สุญญากาศที่เราเห็นว่าว่างเปล่าไม่ได้ "ว่างเปล่า" จริง แต่จะมี "อนุภาคเสมือน" (virtual particles) ผลุบๆ โผล่ๆ อยู่ตลอดเวลา แม้ว่าเราจะไม่สามารถสังเกตเห็นตัวเป็นๆ ของอนุภาคเสมือนเหล่านี้ได้ แต่นักฟิสิกส์พิสูจน์การมีอยู่ของมันได้โดยทางอ้อม เช่น เมื่อเอากระจกเงาสองบานมาตั้งไว้ชิดกันมากๆ โฟตอน (อนุภาคของแสง) ที่เป็นอนุภาคเสมือนตรงช่องว่างระหว่างกระจกจะเกิดขึ้นน้อยกว่าภายนอกรอบกระจก ความแตกต่างของความหนาแน่นจะก่อให้เกิดแรงบีบกระจกทั้งสองเข้าหากัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Casimir effect

Carsimir effect เกิดจากกระจกเงาสองบาน โฟตอนเสมือนจึงสะท้อนไปๆ มาๆ อยู่ระหว่างกระจก นักฟิสิกส์ทำนายไว้ว่าหากใช้กระจกเงาแค่บานเดียวที่เคลื่อนที่เร็วมากๆ โฟตอนเสมือนก็จะกลายเป็น "โฟตอนจริงๆ" เด้งหลุดออกมาจากความว่างเปล่าได้ แต่ก็ยังไม่เคยมีใครหมุนกระจกให้เร็วขนาดนั้นได้

จนกระทั่งทีมนักวิจัยของ Chalmers University of Technology ในประเทศสวีเดน คิดหาวิธีในการสร้างกระจกดังว่าขึ้นมา พวกเขาใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า superconducting quantum interference device (SQUID) แทนกระจกในทฤษฎี

พวกเขาสร้างวงจร SQUID ให้มีคุณสมบัติในการสะท้อนโฟตอนเหมือนกระจก และเมื่อผ่านสนามแม่เหล็กเข้าไป SQUID ซึ่งไวต่อสนามแม่เหล็กอยู่แล้วจะเกิดการเปลี่ยนแปลงทำให้กระจกเสมือนเคลื่อนที่จากตำแหน่งเดิมเล็กน้อย หากเร่งความถี่ของสนามแม่เหล็กให้ถึงระดับพันล้านเฮิรตซ์ กระจกก็จะขยับระรี้ระริกด้วยความเร็วสูงถึง 5% ของความเร็วแสง

ความเร็วระดับนี้มากพอตามทฤษฎี และผลที่ได้ก็ตรงตามที่ทฤษฎีทำนายไว้จริงๆ ซะด้วย พวกเขาสังเกตเห็นโฟตอนของรังสีไมโครเวฟหลุดออกมาจากสุญญากาศ แถมความถี่ของโฟตอนที่หลุดออกมาก็ตรงตามที่คำนวณ คือมีค่าประมาณครึ่งหนึ่งของความถี่ที่กระจกขยับตัวพอดี

บทความวิจัยนี้กำลังอยู่ในระหว่างรอตีพิมพ์ในวารสาร (คาดว่าลง Nature) หากใครอยากอ่านก็สามารถดาวน์โหลดได้จาก arxiv.org/abs/1105.4714

อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์หลายคนยังคงไม่แน่ใจกับผลการทดลองนี้นัก ดังนั้นทางวารสาร Nature จึงขอร้องให้นักวิจัยอย่าเพิ่งรีบแถลงผลการทดลองต่อสื่อ (แต่ผมเจอข่าวนี้จากเว็บข่าวของ Nature เอง ...เอ๊ะยังไง?)

ที่มา - Nature News

9 Comments

mementototem's picture

ไม่ให้นักฟิสิกส์แถลง ไม่ใช่ ไม่ให้สำนักพิมพ์ (เขาเรียกงี้?) แถลงนี่ครับ :P

EThaiZone's picture

ผมชอบอ่านข่าวเว็บนี้จริงๆ ผมเป็นพวกสายปวช. แต่อ่านแล้วยังเก็ทเลยครับ

ว่าแต่ใครช่วยเสริมหน่อยครับว่า โฟตอนถ้าได้มาจริงๆ แล้วเราสามารถนำมาใช้ประโยชน์อะไรได้บ้างครับ อยากรู้จริงๆ

terminus's picture

"กระจกเงา" ครับ

ผมลืมไปว่าภาษาไทยเรียกเหมือนกัน ตอนนี้แก้ไขให้แล้วนะครับ จะได้เข้าใจตรงกัน

hisoft's picture

อีกหน่อยเราคงสร้างพลังงานจากความว่างเปล่าได้ อาจจะจากอนุภาคเสมือนที่ดึงให้ออกมาเป็นอนุภาคจริงหรือจากสสาร + ปฏิสสารก็ได้นะ แล้วถ้าทำได้จริงผมว่าโลกคงจะร้อนเร็วกว่านี้อีกมากมายเพราะไม่ต้องกลัวพลังงานหมดไป

The Phantom Thief

virusfowl's picture

ก็เอาพลังงาน (ที่มีไม่จำกัด) มาติดแอร์ให้ทั้งโลกเลยสิครับ จะได้ไม่ร้อน>> #เกรียน

/me เผ่น...

ความจริงคือถ้าได้พลังงานมาจากแหล่งที่ไม่ไปเบียดเบียนทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดบนโลก ผมว่ามนุษย์ก็น่าจะนำพลังงานเหล่านั้นไปใช้ประโยชน์ได้อีกหลายวิธีนะครับ เรื่องที่จะนำไปใช้ช่วยแก้ปัญหาโลกร้อนก็คงเป็นไปได้ไม่ยาก

ไม่นับที่ถ้าได้พลังงานมาจากแหล่งใหม่ๆ จริง ผมว่าก็น่าจะเป็นพลังงานที่ไม่ปล่อย CO2 มาช่วยกันซ้ำเติมบรรยากาศ ก็น่าจะช่วยลดปัญหาโลกร้อนได้อีกทางด้วยนะครับ

Thaina's picture

ไอ้การที่มีอะไรออกมาจากความว่างเปล่า ก็ต้องเอาพลังงานไปใส่ให้มันทางอ้อมอยู่ดีครับ

ไอ้การที่ได้อนุภาคแสงหลุดออกมา เสียพลังงานไปกับการเปิดปิดสนามแม่เหล็กนี่เท่าไหร่ เขาก็ไม่บอกด้วยสิ

kru_taweepong's picture

เห็นด้วยกับคุณ Thaina
อย่าลืมว่า แล้วเอาพลังงานไหนไป สร้าง สนามแม่เหล็ก ปั่น SQUID
อย่าบอกว่า เอาโฟตอน ที่ได้มาปั่นนะ พลังงานมีแต่จะกระจายและลดลง (หลักเอนโทรปี)

ครูตี๋