รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปี พ.ศ. 2536
Alfred Nobel มิไดŒเคยกํ าหนดว‹า จะใหŒรางวัลโนเบลแก‹ผลงานคŒนควŒาดŒานดาราศาสตร แต‹รางวัล โนเบลสาขาฟสิกส ประจํ าป‚ พ.ศ. 2536 เปšนของนักดาราศาสตรสองท‹านจากมหาวิทยาลัย Princeton ชื่อ Joseph Taylor และ Pussell Hulse
ในป‚ พ.ศ. 2518 นักดาราศาสตรทั้งสองไดŒสังเกตเห็นปรากฎการณประหลาดบนสวรรค ปรากฎการณหนึ่ง คือเขาพบว‹าในจักรวาลอันกวŒางใหญ‹ไพศาลนั้น มีดาวนิวตรอนโคจรรอบกันเปšนคู‹มากมาย โดยเฉพาะดาวนิวตรอนคู‹ที่มีชื่อว‹า PSR 1913 + 16 นั้น มีดาวนิวตรอนสองดาวโคจรรอบกันและกัน และ สัญญาณคลื่นวิทยุที่ส‹งมาจากดาวคู‹นี้ ยืนยันในความถูกตŒองของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ทุกประการ
Taylor และ Hulse ไดŒวิเคราะหสัญญาณวิทยุจากดาวนิวตรอนที่เขามองไม‹เห็น เพราะดาวทั้งคู‹ อยู‹ห‹างไกลจากโลกของเรามาก ผลจากการวิเคราะห ทํ าใหŒเขาทราบว‹า ดาวนิวตรอนคู‹นั้น แต‹ละดวงมีนํ้ า หนักเปšน 1.439 +/- 0.001 เท‹าของดวงอาทิตย มีความเร็วเปšน 1 ใน 1000 เท‹า ของความเร็วแสง และ โคจรรอบกันและกันโดยใชŒเวลานาน 0.059 วินาที
แต‹ขŒอมูลที่ยิ่งใหญ‹และสําคัญถึงขนาดควรค‹าแก‹รางวัลโนเบล คือ การที่เขาทั้งสองไดŒพบว‹า ระยะ ห‹างระหว‹างดาวนิวตรอน ทั้งสองกําลังหดสั้นลงๆ ตามกาลเวลาที่ผ‹านไป
นี่เปšนหลักฐานแรกที่ยืนยันอย‹างมั่นเหมาะว‹า ดาวนิวตรอนทั้งคู‹กํ าลังปลดปล†อยพลังงานแรงดึงดูด ระหว‹างมวลในรูปของคลื่นโนŒมถ‹วง (gravity wave) ตรงตามคํ าทํานายของ Einstein และระลอกคลื่นนี้ ไดŒแผ‹กระจายออกไปทั่ว จนกระทั่งมาถึงโลกของเรา ซึ่ง Taylor และ Hulse ไดŒตรวจพบเปšนคนแรก
ในขณะที่ Einstein ยังคงมีชีวิตอยู‹ Einstein มิไดŒเคยฝ˜นว‹าจะมีดาวนิวตรอนในธรรมชาติ เขา สรŒางทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาทั่วไปขึ้นในป‚ พ.ศ. 2458 ก‹อนหนŒาที่จะมีคนพบดาวนิวตรอนถึง 52 ป‚ และนับเปšนเวลานานที่นักฟสิกสมิเคยคิดว‹า จะใชŒดาวนอกระบบสุริยจักรวาลทดสอบความถูกตŒองของ ทฤษฎี Einstein จนกระทั่ง Taylor และ Hulse ไดŒพบดาวนิวตรอนคู‹ และไดŒใชŒระบบดาวคู่นี้ ประเมิน ความเปšนอัจฉริยะของ Einstein ในเวลาต‹อมา
ตามธรรมดา หากเรามีดาวนิวตรอนเดี่ยว สัญญาณคลื่นวิทยุจากดาวจะถูกส‹งออกมาอย‹าง สมํ่าเสมอ แต‹ในระบบที่มีดาวนิวตรอนคู‹ สัญญาณที่ถูกส‹งออกมาจะมีความถี่สูงบŒาง ตํ่ าบŒาง ปรากฏการณความถี่สูง - ตํ่ า นี้เกิดขึ้นอย‹างสมํ่ าเสมอทุกๆ 8 ชั่วโมง
นักฟสิกสรูŒมานานแลŒวว‹า เวลาตŒนกํ าเนิดคลื่นเคลื่อนที่ ความถี่ของคลื่นที่เราไดŒรับ จะไม‹เท‹ากับ ความถี่ที่ตŒนกําเนิดส‹งมา ขณะที่ตŒนกํ าเนิดคลื่นเคลื่อนที่เขŒาหาเรา สัญญาณที่ไดŒรับจะมีความถี่สูง ขณะที่ ตŒนกําเนิดเคลื่อนที่ออกจากเรา สัญญาณที่ไดŒรับจะมีความถี่ต่ำ ดังนั้น การที่สัญญาณจากดาวนิวตรอนมี ความถี่สูงบŒาง ตํ่ าบŒาง ก็แสดงว‹า ดาวนิวตรอนดวงนั้น กํ าลังเคลื่อนที่เขŒาหาเราบŒาง เคลื่อนที่ออกจากเรา บŒาง การเคลื่อนที่เขŒาหาโลก และออกจากโลก เกิดขึ้นเพราะดาวนิวตรอนดวงนั้นกํ าลังโคจรรอบๆ ดาว นิวตรอนอีกดวงหนึ่ง
ตามปกติดาวนิวตรอนมีความหนาแน‹นสูง และในการโคจรเปšนวงกลมมันจะมีความเร‹งเขŒาสู‹ศูนย์ กลาง Einstein ไดŒเคยพยากรณ ไวŒเมื่อประมาณ 70 ป‚ มาแลŒวว‹า วัตถุใด ที่มีนํ้ าหนัก เมื่อเคลื่อนที่ดŒวย ความเร‹งจะแผ‹รังสีโนŒมถ‹วง ดาวนิวตรอนคู‹นี้มีความเร‹ง มันจึงแผ‹รังสี ปริมาณรังสีที่แผ‹ออกไป ทํ าใหŒพลัง งานของมันลด เวลาในการโคจรรอบกันและกันของมันจึงลดตามไปด‡วย
Taylor และ Hulse ไดŒสังเกตพบว‹า ทุกๆ ป‚ เวลาในการโคจรรอบกันและกัน ของดาวนิวตรอนคู‹ที่ ว‹านี้จะลดลง 0.000075 วินาที ซึ่งถูกตŒองและตรงกับที่ Einstein คํ านวณไวŒ อย‹างชนิดที่ผิดพลาดไม‹เกิน 1 เปอรเซ็นต์
นักวิทยาศาสตรที่มีความสามารถวัดกาลเวลา ไดŒละเอียดถึงขนาดนี้ และวัดแค‹ปริมาณนี้เพียง ปริมาณเดียว ก็ไดŒใหŒมนุษยเราเขŒาใจ เหตุการณต‹างๆ บนสวรรคไดŒมากมาย สมควรแลŒวและสมควรมาก ครับสําหรับรางวัลโนเบล

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)