นักฟิสิกส์โนเบลเผยเตรียมปรับแนวคิดเรื่องพลังงานมืดเสียใหม่

  • 13 มกราคม 2018
(ภาพจากฝีมือศิลปิน) เอกภพขยายตัวในอัตราเร่งนับแต่การระเบิดครั้งใหญ่หรือบิ๊กแบง Image copyright NASA
คำบรรยายภาพ (ภาพจากฝีมือศิลปิน) เอกภพขยายตัวในอัตราเร่งนับแต่การระเบิดครั้งใหญ่หรือบิ๊กแบง

ศาสตราจารย์อดัม รีสส์ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ของสหรัฐฯ ผู้เป็นหนึ่งในสามเจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2011 เปิดเผยกับบีบีซีว่า ผลตรวจวัดอัตราเร่งในการขยายตัวของเอกภพล่าสุดจากนักวิทยาศาสตร์ 2 ทีม ซึ่งมีความแตกต่างกันอยู่ถึง 9% อาจไม่ได้มาจากความคลาดเคลื่อนในการวัดของทีมใดทีมหนึ่ง แต่มีความเป็นไปได้ว่าเรื่องนี้เป็นผลจากพลังงานมืด (Dark energy) ในจักรวาล ซึ่งมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปจากที่เราเคยเข้าใจกัน

ปัจจุบันอัตราเร่งในการขยายตัวของเอกภพที่วัดและคำนวณโดยทีมของศาสตราจารย์รีสส์เองอยู่ที่ 73.24 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งหมายถึงเอกภพมีการขยายตัวเพิ่มในอัตรา 73.24 กิโลเมตรต่อวินาที ในระยะทางทุก ๆ 3.26 ล้านปีแสงที่เรามองออกไปจากโลก โดยตัวเลขนี้เรียกว่า "ค่าคงที่ของฮับเบิล" (Hubble Constant) ซึ่งได้จากการใช้จุดสว่างเช่นดาวแปรแสงหรือซูเปอร์โนวาบางชนิดเป็นหลักหมายในการวัดระยะทางในเอกภพ

ส่วนคณะนักวิทยาศาสตร์อีกทีมหนึ่งซึ่งใช้วิธีการตรวจวัดที่ต่างออกไป รายงานอัตราเร่งในการขยายตัวของเอกภพที่ 66.9 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งเป็นอัตราที่ช้ากว่าของทีมแรก 9% โดยทีมนี้ใช้วิธีตรวจวัดรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (CMB) ผสมผสานกับความรู้ตามแบบจำลอง Lambda-CDM ซึ่งถือว่าพลังงานมืดและสสารมืดเย็น (Cold Dark Matter) คือพลังงานและสสารยืนพื้นของจักรวาลที่มีอยู่มากกว่าอนุภาคทั่วไป

Image copyright JHU
คำบรรยายภาพ ศ. อดัม รีสส์ เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2011 จากผลงานเรื่องการขยายตัวของเอกภพ

ศาสตราจารย์รีสส์ระบุว่า "ในการวัดแต่ละครั้งของทั้งสองทีม ค่าความไม่แน่นอนในการวัดลดลงเรื่อย ๆ แต่ตัวเลขอัตราเร่งในการขยายตัวของเอกภพที่ได้ กลับไม่เปลี่ยนไปมากนัก ซึ่งแสดงว่าผลการวัดที่ได้มาแตกต่างกัน ไม่น่าจะเกิดจากความคลาดเคลื่อน แต่มาจากสิ่งอื่น"

ตลอด 20 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพลังงานมืดมีส่วนสำคัญในการทำให้เอกภพขยายตัวขึ้นด้วยอัตราเร่ง แต่หากพลังงานมืดมีคุณสมบัติตามแบบจำลองที่ยึดถือกันมา ตัวเลขที่นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองทีมวัดได้ไม่ควรจะแตกต่างกัน

Image copyright NASA/ESA/STSCI
คำบรรยายภาพ ดาวแปรแสงเซฟีดถูกใช้เป็นหลักหมายในการวัดระยะทางในจักรวาล

"มีความเป็นไปได้ว่า บางทีพลังงานมืดอาจมีพฤติกรรมแตกต่างไปจากตอนที่เอกภพเกิดขึ้นใหม่ ๆ ซึ่งเป็นความรู้เดิมที่เรามีอยู่ ส่วนสสารมืดเย็นนั้นก็ไม่ได้เย็นและนิ่งสนิท แทบจะไม่เฉี่ยวชนกับอนุภาคอื่น ๆ เลยตามที่เราเคยเข้าใจ แต่อาจจะทำปฏิกิริยากับการแผ่รังสีในจักรวาล หลังจากที่เอกภพเกิดขึ้นใหม่ ๆ ได้" ศาสตราจารย์รีสส์กล่าว

ขณะนี้ข้อสันนิษฐานดังกล่าวได้รับการพิสูจน์ว่ามีความเป็นไปได้สูง ซึ่งในอีกไม่นานนี้อาจมีการประกาศยอมรับให้เป็นการค้นพบใหม่ของวงการฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้ หลังทำการศึกษาเพิ่มเติมอีกระยะหนึ่ง โดยศาสตราจารย์รีสส์จะได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลการศึกษาดังกล่าวลงในวารสารวิชาการต่อไป

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม