เล็งใช้อนุภาคควอนตัมสำรวจเบื้องลึกภายในหลุมดำ

  • 10 มีนาคม 2019
หลุมดำ Image copyright ESO

ไม่มีใครทราบได้ว่าด้านในของหลุมดำที่มืดสนิทนั้นมีอะไรอยู่บ้าง เพราะสรรพสิ่งรวมทั้งข้อมูลที่ผ่านเข้าไปในหลุมดำจะไม่สามารถนำกลับคืนออกมาอีกได้ แต่ล่าสุดนักฟิสิกส์จากสหรัฐฯและแคนาดาได้เสนอแนวทางใหม่ ซึ่งชี้ว่าเราอาจจะใช้ "ความพัวพันเชิงควอนตัม" (Quantum entanglement) ในการไขปริศนานี้ได้

ตามหลักการของกลศาสตร์ควอนตัมแล้ว คู่ของอนุภาคควอนตัมซึ่งถูกสร้างให้มี "ความพัวพัน" ระหว่างกัน จะมีปฏิกิริยาตอบสนองตามกันในทันทีที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับอนุภาคใดอนุภาคหนึ่ง ไม่ว่าทั้งสองจะอยู่ในตำแหน่งที่ห่างกันไปเท่าใดก็ตาม

ดร. เบนิ โยชิดะ จากสถาบันเพริมิเทอร์เพื่อการศึกษาฟิสิกส์ทฤษฎีของแคนาดา และดร. นอร์แมน เหยา จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย วิทยาเขตเบิร์กลีย์ของสหรัฐฯ เผยถึงแนวคิดข้างต้นในวารสาร Nature โดยระบุว่าหลักความพัวพันเชิงควอนตัมจะทำให้เราทราบถึงข้อมูลเชิงสถานะของอนุภาคที่ตกลงไปในหลุมดำ ผ่านการตรวจสอบคู่ของมันอีกอนุภาคหนึ่งซึ่งจะหลุดพ้นจากหลุมดำออกมาได้ด้วยการแผ่รังสีฮอว์คิง (Hawking radiation)

ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าข้อมูลของสรรพสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะถูกทำลายและผสมปนเปเข้ากับข้อมูลของสิ่งอื่น ๆ อย่างปั่นป่วนวุ่นวายจนไม่สามารถจะนำข้อมูลนั้นกลับคืนมาได้ แม้กฎของกลศาสตร์ควอนตัมจะยืนยันว่าข้อมูลไม่มีวันสูญหายไปก็ตาม บ้างก็เชื่อว่าจะนำข้อมูลที่อยู่ในหลุมดำกลับคืนมาได้ ก็ต่อเมื่อรอให้หลุมดำหดตัวเล็กลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของขนาดเดิมเสียก่อน ซึ่งต้องใช้เวลารอคอยยาวนานกว่าอายุของจักรวาลในปัจจุบันเสียอีก

อย่างไรก็ตาม ทีมผู้วิจัยพบว่าอาจใช้วิธีปล่อยอนุภาคควอนตัมลงไปในหลุมดำ ก่อนจะนำข้อมูลที่ได้จากการแผ่รังสีฮอว์คิง ซึ่งก็คืออนุภาคของแสง (โฟตอน) ที่หลุมดำปลดปล่อยออกมาหลังจากนั้น มาคำนวณหาร่องรอยของสิ่งที่เกิดขึ้นกับอนุภาคควอนตัมที่ติดอยู่ในหลุมดำได้ แม้จะเป็นงานหนักเพราะต้องทำการคำนวณกันอย่างขนานใหญ่ก็ตาม

มีการทดสอบวิธีการดังกล่าวด้วยแบบจำลองหลุมดำที่สร้างขึ้นในควอนตัมคอมพิวเตอร์แบบ 7 คิวบิต (Qubit) พบว่าอนุภาคควอนตัมที่อยู่ในสภาพปั่นป่วนภายในหลุมดำ สามารถ "เทเลพอร์ต" (Teleport) หรือส่งผ่านข้อมูลมายังคู่อนุภาคที่อยู่ภายนอกหลุมดำได้กว่าครึ่ง ซึ่งเป็นสัญญาณที่ดีต่อการพัฒนาวิธีการนี้เพื่อไขปริศนาเบื้องลึกของหลุมดำในอนาคต

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม