คลื่นความโน้มถ่วงสามารถเผยให้เห็นโบซอนเบาที่ซุ่มซ่อนอยู่ใกล้หลุมดำ

อนุภาคสมมุติฐานที่เรียกว่า ultralight bosons สามารถมองเห็นได้ที่ซ่อนอยู่ใกล้กับหลุมดำมวลมหาศาลโดย Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ตามการคำนวณโดยทีมนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ LISA เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงบนอวกาศซึ่งควรจะใช้งานได้ในปี 2577 เมื่อทีมงานกล่าวว่าสามารถระบุได้ว่าโบซอนที่เบามากนั้นเป็นส่วนประกอบของสสารมืดหรือไม่

ตามแบบจำลองทั่วไปของจักรวาล ประมาณ 85% 

ของมวลของมันคือสสารมืด สารลึกลับนี้ไม่ปล่อยหรือดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และนักฟิสิกส์ไม่ค่อยเข้าใจองค์ประกอบของมัน ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือสสารมืดประกอบด้วยโบซอนที่เบามาก เช่น แกน ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค ตอนนี้Tjonnie Liจากมหาวิทยาลัยจีนแห่งฮ่องกงและทีมนานาชาติได้แสดงให้เห็นว่า LISA อาจสามารถตรวจจับหรือแยกแยะการมีอยู่ของโบซอนที่เบามากด้วยการดูสัญญาณคลื่นโน้มถ่วงจากหลุมดำมวลมหาศาล

หากมีโบซอนที่เบามาก การคำนวณแนะนำว่าเมฆของพวกมันจะก่อตัวขึ้นนอกขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังหมุนรอบตัว ซึ่งอยู่ที่ศูนย์กลางของกาแลคซีหลายแห่ง เช่นเดียวกับอนุภาคอื่นๆ โบซอนที่เบามากตามสมมุติฐานเหล่านี้จะต้องมีความยาวคลื่นคอมป์ตัน ซึ่งเป็นคุณสมบัติทางกลควอนตัมของอนุภาคที่มีสัดส่วนผกผันกับมวลของมัน เนื่องจากโบซอนเบามากมีมวลน้อยมาก พวกมันจึงมีความยาวคลื่นคอมป์ตันที่ค่อนข้างใหญ่

ซุปเปอร์เรเดียนซ์เอฟเฟกต์ที่น่าสนใจที่เรียกว่า superradiance ควรเกิดขึ้นหากความยาวคลื่นคอมป์ตันของโบซอนเบามากเทียบได้กับรัศมีชวาร์ซชิลด์ของหลุมดำ (ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางถึงขอบฟ้าเหตุการณ์) สนามโบซอนจะจับคู่กับหลุมดำที่กำลังหมุนและดึงพลังงานออกมาจนกว่าเมฆโบซอนจะหมุนด้วยความเร็วที่เทียบได้กับหลุมดำ 

ซุปเปอร์เรเดียนซ์ถูกทำนายครั้งแรก

ในปี 1971 โดยนักฟิสิกส์ชาวโซเวียต ยาคอฟ เซลโดวิช เกี่ยวกับทรงกระบอกโลหะหมุนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า Vitor Cardosoนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์โน้มถ่วงจากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์และความโน้มถ่วงในลิสบอนอธิบายว่า “ถ้ามันมีอยู่จริงสำหรับทรงกระบอกหมุน มันก็ยังมีอยู่สำหรับหลุมดำที่กำลังหมุนอยู่ด้วย” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานวิจัยล่าสุดนี้

การถ่ายโอนพลังงานจากหลุมดำมวลมหาศาลไปยังกลุ่มเมฆโบซอนที่เบามากรอบข้างจะเปลี่ยนสัญญาณคลื่นโน้มถ่วงของหลุมดำ นักวิจัยได้แนะนำแล้วว่าสามารถใช้สิ่งนี้เพื่อระบุโบซอนที่เบาและวัดมวลของพวกมันได้ แต่ Li ชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้จะยากมากที่จะทำโดยใช้เครื่องตรวจจับภาคพื้นดินที่มีอยู่

ตอนนี้ Li และเพื่อนร่วมงานได้ร่างโครงร่างโปรโตคอลที่ LISA สามารถยุติการโต้วาทีเกี่ยวกับโบซอนที่เบามาก โดยหลีกเลี่ยงเสียงส่วนใหญ่ที่จำกัดเครื่องตรวจจับบนพื้นดิน เช่น LIGO ที่สำคัญกว่านั้น LISA ควรตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำที่เกิดจากหลุมดำมวลมหาศาลที่มีรัศมี Schwarzchild ระหว่าง 1,000-1,000,000 กม. มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าสสารมืดอาจประกอบด้วยโบซอนที่เบามากด้วยความยาวคลื่นคอมป์ตันในลำดับนี้ ดังนั้นการมีเพศสัมพันธ์อย่างเหนือชั้นระหว่างหลุมดำกับเมฆโบซอนที่สมมติขึ้นควรทำให้การหมุนของหลุมดำลดลง

เรขาคณิตของหลุมดำ “ถ้าเราวัดเรขาคณิตของหลุมดำ เช่น ที่เราทำได้ด้วยคลื่นโน้มถ่วง มันจะทำให้เราคาดการณ์ได้ว่าเมฆโบโซนิกจะหน้าตาเป็นอย่างไร” Otto Hannuksela นักศึกษาระดับปริญญาเอกของ Li อธิบาย ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัย “รูปทรงของหลุมดำที่มีเมฆโบซอนได้เข้ารหัสข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับอนุภาคโบซอนแล้ว”

จากข้อมูลของ Li สามารถรวบรวมข้อมูล

ได้มากขึ้นจากคลื่นความโน้มถ่วงหากหลุมดำขนาดเล็กกว่านั้นหมุนวนเข้าไปในหลุมดำมวลมหาศาล “ด้วย LISA เราสามารถติดตามวงโคจรของหลุมดำที่มีขนาดเล็กกว่าในช่วงเวลาหลายปี” ในขณะที่หลุมดำโคจรรอบเล็กกว่านั้น มันจะผ่านเมฆโบโซนิกที่ล้อมรอบหลุมดำที่ใหญ่กว่า สิ่งนี้จะเปลี่ยนวงโคจร และด้วยเหตุนี้สัญญาณคลื่นโน้มถ่วงของหลุมดำที่มีขนาดเล็กกว่า สิ่งนี้สามารถให้การวัดรูปร่างของเมฆโบโซนิกของหลุมดำที่ใหญ่กว่าโดยอิสระโดยสิ้นเชิง หากรูปร่างของเมฆที่อนุมานจากวงโคจรของหลุมดำขนาดเล็กนั้นสอดคล้องกับรูปร่างที่ทำนายจากเรขาคณิตของหลุมดำขนาดใหญ่ สิ่งนี้สามารถยืนยันการมีอยู่ของเมฆโบโซนิกและด้วยเหตุนี้จึงเป็นสมมติฐานของโบซอนเบา มิฉะนั้น,

“ฉันคิดว่าเป็นคำถามที่สำคัญมากที่จะต้องถาม และฉันคิดว่าพวกเขามีชุดเครื่องมือที่สำคัญมากในการเลือกปฏิบัติ [การมีอยู่ของโบซอนเบา]” คาร์โดโซกล่าว อย่างไรก็ตาม เขาตั้งข้อสังเกตว่านักวิจัยได้จำลองวงโคจรโดยใช้แรงโน้มถ่วงแบบนิวตันธรรมดามากกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทั้งหมด และได้ละเลยอิทธิพลสำคัญอีกสองประการที่มีต่อหลุมดำขนาดเล็กที่หมุนวนจนกลายเป็นมวลมหาศาล ดังนั้นเขาจึงกล่าวว่า “เรายังไม่ทราบว่าเราสามารถบอกได้อย่างแม่นยำว่าเมฆดังกล่าวมีอยู่จริงหรือไม่”

อย่างไรก็ตาม Hawcroft และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Exeter และ University of Reading สหราชอาณาจักร เชื่อว่ายังคงเป็นไปได้ที่จะได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติและความถี่ของการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำฝนที่รุนแรงในระดับภูมิภาค โดยการวิเคราะห์พฤติกรรมของพายุเองในยุโรปและทางเหนือ อเมริกาในการจำลองสภาพอากาศในปัจจุบันและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศภายใต้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ไม่มีการบรรเทา

ทีมงานใช้อัลกอริธึมที่ค้นหากระแสน้ำวนเพื่อระบุพายุในแบบจำลอง เพื่อให้สามารถกำหนดปริมาณน้ำฝนให้กับแต่ละเหตุการณ์ได้ จากนั้นจึงเปรียบเทียบจำนวนและความรุนแรงของพายุหมุนในแบบจำลองการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันและอนาคต

ฮอว์ครอฟต์และคณะพบว่าความถี่ของพายุไซโคลนนอกเขตร้อนที่รุนแรงเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยสูงกว่าเปอร์เซ็นไทล์ไทล์ไทล์ที่ 99 ของวันนี้ ภายในสิ้นศตวรรษภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ไม่ลดทอน จำนวนพายุหมุนนอกเขตร้อนที่ส่งฝนตกหนักเช่นนี้เพิ่มขึ้นสามเท่า

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตเว็บตรง