รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2017 เป็นของนักวิทยาศาสตร์ผู้ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วง

  • 4 ตุลาคม 2017
(จากซ้ายไปขวา) ไรเนอร์ ไวส์, แบร์รี บาริช และคิป ธอร์น Image copyright PA
คำบรรยายภาพ (จากซ้ายไปขวา) ไรเนอร์ ไวส์, แบร์รี บาริช และคิป ธอร์น

รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีนี้ ตกเป็นของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 3 คน ผู้บุกเบิกสร้างองค์ความรู้และเทคโนโลยีที่นำไปสู่การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง (Gravitational wave) ได้สำเร็จ ซึ่งเป็นการพิสูจน์ว่าคลื่นดังกล่าวมีอยู่จริงตามการทำนายด้วยหลักทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ทั้ง 3 ได้แก่ นายไรเนอร์ ไวส์ นายแบร์รี บาริช และนายคิป ธอร์น ซึ่งต่างก็เป็นผู้มีส่วนสำคัญในการก่อตั้งและดำเนินงานหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงไลโก (LIGO) ในสหรัฐฯ โดยนายไวส์เป็นผู้คิดค้นเทคนิคพื้นฐานที่ใช้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่มีความละเอียดอ่อนและไม่เคยมีผู้ใดสามารถตรวจจับได้มาก่อน ทำให้เขาได้รับเงินรางวัลครึ่งหนึ่งจากทั้งหมด 9 ล้านโครนสวีเดน (ราว 37 ล้านบาท) ในครั้งนี้

ส่วนเงินรางวัลที่เหลือจะเป็นของนายธอร์นและนายบาริช โดยนายธอร์นนั้นมีผลงานทางทฤษฎีที่ช่วยส่งเสริมความสำเร็จในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งปัจจุบันหอสังเกตการณ์ไลโก 2 แห่งในสหรัฐฯ และหอสังเกตการณ์เวอร์โก (VIRGO) ที่สร้างขึ้นใหม่ในอิตาลี สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากห้วงอวกาศลึกได้เป็นครั้งที่ 4 แล้ว

ด้านนายบาริชซึ่งเป็นผู้อำนวยการคนที่ 2 ของหอสังเกตการณ์ไลโก มีผลงานในการเลือกใช้และพัฒนาเทคโนโลยีของอุปกรณ์ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในครั้งนี้

Image copyright IGO/CALTECH/MIT/SONOMA STATE
คำบรรยายภาพ (ภาพจากฝีมือศิลปิน) หลุมดำที่กำลังจะชนและรวมตัวกัน ซึ่งเหตุการณ์นี้เป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วงที่ LIGO ตรวจจับได้เป็นครั้งที่ 3

ผู้สื่อข่าวบีบีซีรายงานด้วยว่า อันที่จริงรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ ควรจะตกเป็นของนายรอน เดรเวอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวสกอตจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ในสหราชอาณาจักรด้วย เนื่องจากเขามีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบลำแสงเลเซอร์ของไลโกที่ใช้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง แต่นายเดรเวอร์เสียชีวิตไปก่อนเมื่อช่วงต้นปีที่ผ่านมา และคณะกรรมการรางวัลโนเบลมีนโยบายไม่มอบรางวัลแก่ผู้ที่เสียชีวิตไปแล้ว

นายไวส์ได้กล่าวกับบีบีซีว่า แม้จะมีเพียงตัวเขากับนายธอร์นและนายบาริชเท่านั้นที่ได้รับรางวัลโนเบล แต่ที่จริงการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเป็นผลงานร่วมกันของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกว่า 1,000 คน ซึ่งรวมทุ่มเททำงานในโครงการนี้มาเป็นเวลากว่า 40 ปี

Image copyright S.OSSOKINE/A.BUONANNO (MPI GRAVITATIONAL PHYSICS
คำบรรยายภาพ แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นคลื่นความโน้มถ่วงที่แผ่ออกมาจากการรวมตัวกันของหลุมดำ

ทั้งนี้ หอสังเกตการณ์ไลโกและเวอร์โก สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่ส่งมาจากห้วงอวกาศลึกได้ เมื่อเกิดการรบกวนลำแสงเลเซอร์ในอุโมงค์ยาวรูปตัวแอล (L) ซึ่งวิธีการนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในจักรวาลได้โดยไม่ต้องพึ่งพาการตรวจจับสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวเช่นแต่ก่อน

ในอนาคตทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติยังมีแผนสร้างหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงเพิ่มเติมที่ญี่ปุ่นและอินเดีย เพื่อร่วมกันทำงานตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงให้มีความแม่นยำยิ่งขึ้นไปอีก

คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นที่เกิดจากการยืดขยายและหดตัวของกาล-อวกาศ ซึ่งมักจะถูกส่งออกมาจากเหตุการณ์รุนแรงในจักรวาล เช่นการระเบิดของดาวฤกษ์ การชนกันของหลุมดำและดาวนิวตรอน โดยคลื่นความโน้มถ่วงจะนำพาข้อมูลจากเหตุการณ์ดังกล่าวให้แผ่ออกไปในจักรวาลด้วยความเร็วแสงโดยไม่ถูกรบกวน

หอสังเกตการณ์ไลโก 2 แห่งในสหรัฐฯ เป็นผู้ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรกเมื่อเดือน ก.ย. ปี 2015 ซึ่งเป็นการพิสูจน์ว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีอยู่จริง ตามที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ทำนายไว้เมื่อ 102 ปีก่อนตามหลักทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

การที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้ จะช่วยให้ทราบถึงกระบวนการก่อตัวและวิวัฒนาการของหลุมดำ รวมทั้งเข้าใกล้ความรู้เรื่องจุดกำเนิดของจักรวาลได้มากขึ้น

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม