เว็บตรง วัตถุขนาดใหญ่เข้าใกล้อาณาจักรซึ่งมักจะสงวนไว้สำหรับวัตถุขนาดเล็กมากกลศาสตร์ควอนตัมมักใช้กับวัตถุขนาดเล็กมาก เช่น อะตอม อิเล็กตรอน และอื่นๆ แต่นักฟิสิกส์ได้นำวัตถุขนาด 10 กิโลกรัมมาเทียบที่ขอบของอาณาจักรควอนตัม
นักวิทยาศาสตร์ที่มี Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory หรือ LIGO ได้ลดการสั่นสะเทือนในการผสมผสานของกระจกของโรงงานจนเกือบระดับต่ำสุดที่อนุญาตโดยกลศาสตร์ควอนตัม พวกเขารายงานในScience 18 มิถุนายน
นักวิจัยได้ระงับความแตกต่างระหว่างการกระตุกของกระจกขนาด 40 กิโลกรัมสี่ตัวของ LIGO ซึ่งทำให้เกิดการซิงค์ที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ เมื่อรวมกระจกเข้าด้วยกันในลักษณะนี้ พวกมันจะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพเหมือนกับวัตถุน้ำหนัก 10 กิโลกรัมชิ้นเดียว
LIGO ออกแบบมาเพื่อวัดคลื่นความโน้มถ่วง
โดยใช้แสงเลเซอร์ที่สะท้อนระหว่างชุดกระจกในแขนยาวทั้งสองของเครื่องตรวจจับ ( SN: 2/11/16 ) แต่นักฟิสิกส์ Vivishek Sudhir จาก MIT และเพื่อนร่วมงานกลับใช้แสงเลเซอร์เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนไหวของกระจกด้วยความแม่นยำสูงและใช้สนามไฟฟ้าเพื่อต้านทานการเคลื่อนที่ “เกือบจะเหมือนกับหูฟังแบบตัดเสียงรบกวน” Sudhir กล่าว แต่แทนที่จะวัดเสียงในบริเวณใกล้เคียงและตัดเสียงรบกวนนั้นออกไป เทคนิคจะยกเลิกการเคลื่อนไหว
นักวิจัยลดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของกระจกให้เหลือประมาณ 10.8 โฟนอน หรือหน่วยควอนตัมของการสั่นสะเทือน ซึ่งใกล้กับขีดจำกัดควอนตัมเป็นศูนย์โฟนอน
จุดประสงค์ของการศึกษานี้ไม่ใช่เพื่อทำความเข้าใจคลื่นโน้มถ่วงให้มากขึ้น แต่เพื่อเข้าใกล้การเปิดเผยความลับของกลศาสตร์ควอนตัมให้มากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามทำความเข้าใจว่าทำไมวัตถุขนาดใหญ่จึงไม่เป็นไปตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม วัตถุดังกล่าวสูญเสียคุณสมบัติควอนตัมหรือถอดรหัส การศึกษาสถานะควอนตัมของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุได้ว่าการแยกส่วนเกิดขึ้นได้อย่างไร
การศึกษาก่อนหน้านี้ได้สังเกตวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่ามากในสถานะควอนตัม ในปี 2020 นักฟิสิกส์ Markus Aspelmeyer แห่งมหาวิทยาลัยเวียนนาและเพื่อนร่วมงานได้นำการสั่นสะเทือนของอนุภาคนาโนไปถึงขีดจำกัดควอนตัม ( SN: 1/30/20 ) กระจกของ LIGO เป็น “ระบบที่ยอดเยี่ยมในการศึกษาผลกระทบของการถอดรหัสของวัตถุที่มีมวลมหาศาลในระบบควอนตัม” Aspelmeyer กล่าว
คลื่นความโน้มถ่วงยืนยันกฎหลุมดำที่ Stephen Hawking ทำนายไว้
“กฎพื้นที่” กล่าวว่าพื้นที่ผิวของหลุมดำไม่สามารถลดลงเมื่อเวลาผ่านไปแม้จะมีลักษณะลึกลับของหลุมดำ แต่เชื่อกันว่าหลุมดำทำตามกฎง่ายๆ ตอนนี้ กฎหลุมดำที่มีชื่อเสียงที่สุดข้อหนึ่ง ซึ่งทำนายโดยนักฟิสิกส์ สตีเฟน ฮอว์คิง ได้รับการยืนยันด้วยคลื่นโน้มถ่วง
ตามทฤษฎีบทพื้นที่หลุมดำที่พัฒนาโดยฮอว์คิงในช่วงต้นทศวรรษ 1970 หลุมดำไม่สามารถลดพื้นที่ผิวได้เมื่อเวลาผ่านไป ทฤษฎีบทพื้นที่ดึงดูดใจนักฟิสิกส์เพราะมันสะท้อนกฎฟิสิกส์ที่รู้จักกันดีซึ่งความผิดปกติหรือเอนโทรปีไม่สามารถลดลงเมื่อเวลาผ่านไป แต่เอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ ( SN: 7/10/15 )
วิล ฟาร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยสโตนี บรูคในนิวยอร์ก และสถาบัน Flatiron ในนิวยอร์กซิตี้ กล่าวว่า “เป็นสัญญาณที่น่าตื่นเต้นว่าพื้นที่หลุมดำเป็นสิ่งที่พื้นฐานและสำคัญ”
พื้นที่ผิวของหลุมดำเพียงแห่งเดียวจะไม่เปลี่ยนแปลง ท้ายที่สุดแล้ว ไม่มีอะไรสามารถหลบหนีจากภายในได้ อย่างไรก็ตาม หากคุณโยนบางสิ่งลงในหลุมดำ วัตถุนั้นจะมีมวลมากขึ้น และเพิ่มพื้นที่ผิวของมัน แต่วัตถุที่เข้ามาสามารถทำให้หลุมดำหมุนได้ ซึ่งทำให้พื้นที่ผิวลดลง กฎหมายพื้นที่กล่าวว่าการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวอันเนื่องมาจากมวลที่เพิ่มขึ้นจะมีค่ามากกว่าพื้นที่ผิวที่ลดลงเนื่องจากการหมุนที่เพิ่มขึ้นเสมอ
เพื่อทดสอบกฎของพื้นที่นี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ MIT Maximiliano Isi, Farr และคนอื่นๆ ได้ใช้ระลอกคลื่นในกาลอวกาศซึ่งกวนขึ้นโดยหลุมดำสองแห่งที่หมุนวนเข้าด้านในและรวมเข้าด้วยกันเป็นหลุมดำที่ใหญ่กว่าหนึ่งหลุม พื้นที่ผิวของหลุมดำถูกกำหนดโดยขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นขอบเขตจากภายในที่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะหลบหนี ตามทฤษฎีบทพื้นที่ พื้นที่ของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ควรมีขนาดใหญ่เท่ากับพื้นที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำดั้งเดิมสองหลุมรวมกันเป็นอย่างน้อย
ทีมวิเคราะห์ข้อมูลจากคลื่นความโน้มถ่วงแรกที่เคยพบซึ่งตรวจพบโดย Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO ในปี 2015 ( SN: 2/11/16 ) นักวิจัยแบ่งข้อมูลคลื่นโน้มถ่วงออกเป็นสองส่วน ก่อนและหลังการรวม และคำนวณพื้นที่ผิวของหลุมดำในแต่ละช่วงเวลา พื้นที่ผิวของหลุมดำที่เพิ่งก่อตัวใหม่นั้นใหญ่กว่าของหลุมดำเริ่มต้นสองหลุมรวมกันรักษากฎของพื้นที่ด้วยระดับความเชื่อมั่น 95 เปอร์เซ็นต์ทีมงานรายงานในเอกสารที่ปรากฏใน จดหมายตรวจสอบ ทางกายภาพ
“นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถใส่ตัวเลขในเรื่องนี้ได้” Isi กล่าว เว็บตรง
