Newsletter subscribe
Archive

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#39 จักรวาลมีขนาดใหญ่แค่ไหน?

Posted: 07/10/2021 at 11:22   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

Historic Views โลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล (ก่อนคริสตกาล) ภาพแกะสลัก Flammarion (1888) แสดงให้เห็นผู้แสวงบุญในยุคกลางที่แอบมองผ่านทรงกลมท้องฟ้าเพื่อดูสวรรค์ ชาวกรีกโบราณคิดว่าท้องฟ้าเป็นเพียงทรงกลมหรือโดมที่ล้อมรอบโลกและมีดวงดาวติดอยู่ ดวงดาวเคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตกผ่านด้านในของโดมหรือทรงกลม ทรงกลมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน บริเวณเหนือดวงจันทร์เป็นอาณาจักรสวรรค์ และบริเวณใต้ดวงจันทร์เป็นโลก เมื่อมองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน ชาวกรีกโบราณพบวัตถุท้องฟ้าสองประเภทหลัก ดาวพเนจรและดาวประจำที่ อริสโตเติล (Aristotle) และ ปโตเลมี (Ptolemy) นักดาราศาสตร์ชาวกรีก เชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดาวฤกษ์ ต่างเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบโลก ดาวเคราะห์ห้าดวงที่รู้จักในเวลานั้น คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์  ดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกเรียกว่าดาวพเนจร คำว่า “ดาวเคราะห์ (planets)” มาจากคำในภาษากรีก “planetos” หมายถึงผู้พเนจร เนื่องจากผู้คนเห็นดาวเคราะห์เหล่านี้มีการเคลื่อนที่ข้ามฟากฟ้า ส่วนดาวฤกษ์ทั้งหลายถูกตรึงอยู่กับทรงกลมชั้นนอกสุดของจักรวาล ผู้คนจะเห็นดาวฤกษ์เหล่านี้อยู่ตรงตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้าเสมอ จึงเรียกดาวฤกษ์เหล่านี้ว่า “ดาวประจำที่ (Fixed stars)”   โลกของเราเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง (1514)  เมื่อห้าร้อยกว่าปีที่แล้ว […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#34 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Electromagnetic Force

Posted: 20/09/2021 at 13:07   /   A Brief History of Time, Universe

หมวดหมู่ถัดไปคือแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า เช่น อิเล็กตรอนและควาร์ก แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่ไม่มีประจุ เช่น กราวิตอน แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงมาก: แรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนสองตัว มีค่าใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วง หนึ่งล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้าน (1 กับศูนย์สี่สิบสองตัว) เท่า อย่างไรก็ตาม ประจุไฟฟ้ามี 2 แบบ คือ ประจุบวกและประจุลบ หากประจุสองประจุตรงกัน เช่น ประจุบวกกับประจุบวก หรือ ประจุลบกับประจุลบ ประจุทั้งสองจะผลักกัน ในขณะที่ประจุที่ตรงข้ามกันจะดึงดูดกัน วัตถุขนาดใหญ่ เช่น โลกหรือดวงอาทิตย์ มีประจุบวกและประจุลบเกือบเท่ากัน ดังนั้นแรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างอนุภาคแต่ละตัวเกือบจะหักล้างกันหมด ทำให้มีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าสุทธิน้อยมาก อย่างไรก็ตาม ในระดับอะตอมและโมเลกุล แรงแม่เหล็กไฟฟ้าครอบงำกิจกรรมทั้งหมด แรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและโปรตอนที่มีประจุบวกในนิวเคลียส ทำให้อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอม เช่นเดียวกับแรงดึงดูดของโลกทำให้โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือน (virtual photon) ซึ่งเป็นอนุภาคไร้มวลที่มีสปิน 1 อย่างไรก็ตาม เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรไปยังวงโคจรที่เข้าใกล้นิวเคลียส พลังงานและโฟตอนจริง (real photon) จะถูกปล่อยออกมา โฟตอนจริงเป็นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์และสามารถบันทึกเป็นภาพถ่ายได้ ในทำนองเดียวกัน เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรไปยังวงโคจรที่อยู่ไกลจากนิวเคลียส อิเล็กตรอนจะดูดซับพลังงานของโฟตอน   […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#38 อายุของจักรวาล

Posted: 13/09/2021 at 11:01   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

นับตั้งแต่ทฤษฎีบิกแบงปรากฏ นักดาราศาสตร์ได้รู้ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้น แต่การหาจำนวนเทียนที่จะวางบนเค้กวันเกิดของจักรวาลนั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยาก นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับว่าจักรวาลที่สังเกตได้นั้นมีอายุระหว่าง 13.7-13.8 พันล้านปี นักดาราศาสตร์ประเมินอายุของจักรวาลในสองวิธี: 1) โดยการมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด และ 2) โดยการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาลและประมาณการกลับไปสู่บิกแบง      “Nothing Else Matters”     1. การมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด 1.1 กระจุกดาวทรงกลม จักรวาลไม่สามารถมีอายุน้อยกว่าวัตถุที่อยู่ภายในได้ ด้วยการหาอายุของดาวฤกษ์ที่มีอายุมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์สามารถรู้อายุของจักรวาลได้ กระจุกดาวทรงกลม (globular cluster) เป็นแหล่งรวมของดวงดาวที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมที่โคจรไปรอบๆ แกนกลางกาแล็กซี่ ดาวฤกษ์ในกระจุกดาวทรงกลมมีแรงโน้มถ่วงดึงดูดต่อกันค่อนข้างมาก ทำให้พวกมันรวมตัวเป็นกลุ่มทรงกลม มีความหนาแน่นของดาวค่อนข้างสูงโดยเฉพาะในจุดศูนย์กลาง  เป็นทฤษฎีที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันว่า เมื่อดาวฤกษ์ดวงแรกก่อตัวขึ้นในจักรวาลของเราเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน พวกมันมารวมกันเป็นกระจุกดาวทรงกลมอย่างรวดเร็ว จากนั้นกระจุกดาวเหล่านี้จึงรวมตัวกับกลุ่มอื่นเพื่อก่อตัวเป็นกาแล็กซี่แห่งแรก ซึ่งมีการเติบโตผ่านการควบรวมและพัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์จึงสงสัยมานานแล้วว่าดาวที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลจะอยู่ในกระจุกดาวทรงกลม   ภาพกระจุกดาวทรงกลม Messier 15 (M15) จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การซูมเข้าที่มุมขวาบนของภาพ แสดงให้เห็นว่าแกนกลางของกระจุกดาวทรงกลมประกอบด้วยดาวระยิบระยับมากกว่า 100,000 ดวง การศึกษาพบว่า Messier […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#33 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Gravitational Force

Posted: 03/09/2021 at 14:00   /   A Brief History of Time, Universe

ในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 เป็นตัวนำพาแรงหรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคสสารทั้งหมด อนุภาคของสสารเช่น อิเล็กตรอนหรือควาร์ก จะปล่อยอนุภาคนำพาแรงต่างๆ ออกมา การปล่อยนี้ทำให้อนุภาคสสารมีการหดตัวและเปลี่ยนความเร็ว อนุภาคนำพาแรง (force-carrying particle) เมื่อชนกับอนุภาคสสารอื่นจะถูกดูดกลืน ซึ่งส่งผลต่อความเร็วของอนุภาคสสารที่สองนี้ด้วย ราวกับว่ามีแรงระหว่างอนุภาคสสารทั้งสอง อนุภาคนำพาแรงเหล่านี้ไม่เป็นไปตามหลักการกีดกันของเพาลี (Pauli exclusion principle) ซึ่งหมายความว่า เป็นอนุภาคที่สามารถแลกเปลี่ยนกันได้โดยไม่จำกัดจำนวน ดังนั้นจึงสามารถก่อให้เกิดพลังที่แข็งแกร่งได้ อย่างไรก็ตาม อนุภาคนำพาแรงที่มีมวลมาก การผลิตและแลกเปลี่ยนอนุภาคดังกล่าวในระยะทางไกลทำได้ยาก ดังนั้นแรงที่พวกมันนำพาจะมีเพียงระยะสั้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ถ้าอนุภาคนำพาแรงที่ไม่มีมวล แรงที่พวกมันนำพาจะไปได้ไกล กล่าวกันว่าอนุภาคนำพาแรงเป็นอนุภาคเสมือน (virtual particle) เนื่องจากเครื่องตรวจจับอนุภาคไม่สามารถตรวจจับอนุภาคเหล่านี้ได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าพวกมันมีอยู่จริง เพราะสามารถวัดผลกระทบที่เกิดจากพวกมันได้ นั่นคือ พวกมันก่อให้เกิดแรงระหว่างอนุภาคของสสาร อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 ในบางกรณีเป็นอนุภาคจริง (real particle) เนื่องจากสามารถตรวจจับได้โดยตรง พวกมันปรากฏแก่เราในลักษณะคลื่น เช่น คลื่นแสงหรือคลื่นความโน้มถ่วง […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#37 โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล

Posted: 23/08/2021 at 14:59   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เมื่อมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ดูเหมือนว่าดวงดาวและกาแล็กซี่จะกระจัดกระจายไปอย่างไม่เป็นระเบียบ อย่างไรก็ตาม จริงๆ แล้ว จักรวาลไม่ใช่สถานที่ที่สับสนวุ่นวาย ในทางตรงกันข้าม จักรวาลประกอบด้วยโครงสร้างที่เป็นระเบียบในระดับต่างๆ กัน ตั้งแต่ระบบขนาดเล็กอย่างโลกและระบบสุริยะของเรา ไปจนถึงกาแล็กซีที่มีดาวนับล้านล้านดวง และสุดท้ายโครงสร้างที่ใหญ่มากซึ่งมีกาแล็กซีหลายพันล้านแห่ง แม้ว่าจะมีกาแล็กซีบางแห่งที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว แต่ส่วนใหญ่จะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มกาแล็กซี (galaxy group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กาแล็กซี และกระจุกกาแล็กซี (galaxy cluster) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 100-1,000 กาแล็กซี สำหรับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เป็นสมาชิกของกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น (Local group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กว่ากาแล็กซี กลุ่มกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซีจำนวนมากสามารถรวมตัวกันด้วยความโน้มถ่วง (gravity) เพื่อสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นถัดไป นั่นคือ กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) สร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลที่เรียกว่า “เส้นใย (filament)” ซึ่งถูกคั่นด้วย “ช่องว่าง (void)” ขนาดใหญ่สีดำ ทำให้เรามองเห็นจักรวาลที่สังเกตได้เป็นโครงสร้างเหมือนเส้นใย ที่เรียกว่า “โครงข่ายจักรวาล (Cosmic web)” ซึ่งเป็นชื่อที่นักดาราศาสตร์ตั้งให้กับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เส้นใยแต่ละเส้นของ […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#32 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : สสารและปฏิสสาร

Posted: 17/08/2021 at 11:52   /   A Brief History of Time, Universe

ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับอิเล็กตรอนและอนุภาคที่มีการหมุน (สปิน) -½ อื่นๆ ยังไม่เกิดขึ้น จนกระทั่งปี 1928 เมื่อทฤษฎีหนึ่งได้ถูกเสนอโดย Paul Dirac ซึ่งเป็นผู้ได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่ง Lucasian Professorship of Mathematics ที่เคมบริดจ์ (ตำแหน่งศาสตราจารย์เดียวกันกับที่นิวตันเคยดำรงตำแหน่ง) ทฤษฎีของ Dirac เป็นทฤษฎีแรกที่รวมกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเข้าด้วยกัน มันใช้คณิตศาสตร์อธิบายว่าทำไมอิเล็กตรอนถึงมีการหมุน ½; นั่นคือเหตุผลที่มันดูไม่เหมือนเดิมถ้าคุณหมุนมันเพียงรอบเดียว คุณต้องหมุนมันถึงสองรอบเพื่อให้กลับมาเหมือนเดิมอีกครั้ง นอกจากนี้ทฤษฎีของ Dirac ยังทำนายว่าอิเล็กตรอนควรมีคู่แฝด: แอนติอิเล็กตรอน (antielectron) หรือโพซิตรอน (positron) การค้นพบโพซิตรอนในปี 1932 ยืนยันการทำนายของทฤษฎีของ Dirac ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1933 ตอนนี้เรารู้แล้วว่าอนุภาคทุกตัวมีปฏิอนุภาค (antiparticle) ซึ่งสามารถทำลายล้างซึ่งกันและกัน  อาจมีทั้งโลกและแอนติเวิร์ล (antiworld) ที่ประกอบด้วยแอนติพีเพิล (antipeople) ที่ถูกสร้างจากปฏิอนุภาค (antiparticle) อย่างไรก็ตาม หากคุณพบคู่แฝดของคุณ อย่าจับมือ! คุณทั้งคู่จะหายวับไปพร้อมกับแสงจ้า มีคำถามว่า ทำไมถึงมีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง และฉันจะกลับมากล่าวถึงเรื่องนี้ในบทต่อไป   […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#36 ภาพลวงตาของดวงจันทร์

Posted: 10/08/2021 at 13:43   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

คุณเคยสังเกตหรือไม่ว่าดวงจันทร์ดูใหญ่กว่าเมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้า แต่หลายชั่วโมงต่อมาเมื่อคุณแหงนมองท้องฟ้ายามค่ำคืน คุณจะสังเกตเห็นว่าตอนนี้ดวงจันทร์ดูเล็กลงมาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “ภาพลวงตาของดวงจันทร์ (Moon illusion)” ซึ่งจะเด่นชัดมากขึ้นในช่วงพระจันทร์เต็มดวง อันที่จริง ดวงจันทร์เมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้าไม่ได้มีขนาดใหญ่กว่าเมื่ออยู่สูงขึ้นไปบนท้องฟ้า   ภาพลวงตาของดวงจันทร์ ปัญหากวนใจนับพันปี vox.com ภาพลวงตาของดวงจันทร์เป็นที่รู้จักกันและทำให้ผู้คนงุนงงมากว่า 2,000 ปี อริสโตเติล (Aristotle, 384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ได้บันทึกเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก เขาเชื่อว่าชั้นบรรยากาศของโลกทำหน้าที่เป็นเลนส์ขยาย ขยายภาพดวงจันทร์ ทำให้ดวงจันทร์ดูมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้า เช่นเดียวกับที่น้ำสามารถทำให้วัตถุที่แช่อยู่ดูเหมือนมีขนาดใหญ่ขึ้นในสายตาของเรา แต่เราได้เรียนรู้ว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง แม้ว่าบรรยากาศจะเปลี่ยนสีของดวงจันทร์ที่เรารับรู้ได้ แต่ก็ไม่ได้ขยายขนาดของดวงจันทร์ให้ใหญ่ขึ้น  ผลกระทบจากการกระเจิงของชั้นบรรยากาศ บางครั้งทำให้ดวงจันทร์ปรากฏเป็นสีส้มหรือสีแดง แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงขนาดที่ปรากฏของดวงจันทร์ เนื่องจากความหนาของชั้นบรรยากาศของโลกจะกรองแสงสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าของแสงจันทร์ออก เหลือแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าของแสงจันทร์ส่องผ่านมายังดวงตาของคุณ ดังนั้นดวงจันทร์ที่ลอยต่ำจึงมีแนวโน้มที่จะดูเป็นสีแดงหรือสีส้ม   ยืนยันขนาดของดวงจันทร์ด้วยตัวคุณเอง freethoughtblogs.com ไม่นานมานี้ นักจิตวิทยาระบุว่าดวงจันทร์ขนาดมหึมาใกล้ขอบฟ้านั้น เป็นกลลวงแห่งจินตนาการอย่างแท้จริง อันที่จริงแล้วมันมีขนาดเท่ากันไม่ว่าจะอยู่ใกล้ขอบฟ้าหรืออยู่บนท้องฟ้า คุณสามารถยืนยันได้ง่ายๆ ว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของดวงจันทร์เมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้าเทียบกับเมื่ออยู่บนท้องฟ้า โดยทำการทดลองง่ายๆ ตั้งกล้องไว้บนขาตั้งกล้องและถ่ายภาพดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่กำลังขึ้นหลายภาพ เมื่อดวงจันทร์อยู่สูงบนท้องฟ้า ให้ย้อนกลับไปและเปรียบเทียบขนาดของดวงจันทร์ในภาพถ่ายของคุณ คุณจะเห็นว่าภาพถ่ายของดวงจันทร์ที่กำลังขึ้นและเมื่ออยู่สูงบนท้องฟ้า แสดงให้เห็นว่าขนาดของดวงจันทร์ไม่มีความแตกต่างกัน อีกวิธีหนึ่งในการทดสอบคือ นำกระดาษแผ่นหนึ่งมาม้วน ให้ขอบของม้วนกระดาษที่เป็นวงกลมตรงกับขอบของพระจันทร์เต็มดวงที่ขอบฟ้า แล้วติดเทปกระดาษขนาดนั้นไว้ แล้วใช้ดูดวงจันทร์ที่กำลังขึ้น […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#31 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : การมองดูอะตอมและการหมุนของอนุภาค

Posted: 01/08/2021 at 11:18   /   A Brief History of Time, Universe

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าอะตอมหรือโปรตอนและนิวตรอนภายในอะตอมยังสามารถแบ่งแยกได้อีก ดังนั้นคำถามคือ อะไรคืออนุภาคมูลฐานที่แท้จริง ซึ่งเป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานที่ใช้สร้างทุกสิ่งทุกอย่าง เนื่องจากความยาวคลื่นของแสงนั้นใหญ่กว่าขนาดของอะตอมมาก เราจึงไม่สามารถ “มอง” ส่วนต่างๆ ของอะตอมในลักษณะปกติได้ เราจำเป็นต้องใช้สิ่งที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่ามาก ดังที่เราเห็นในบทที่แล้ว กลศาสตร์ควอนตัมบอกเราว่าจริงๆ แล้วอนุภาคทั้งหมดเป็นคลื่น และยิ่งพลังงานของอนุภาคสูงเท่าใด ความยาวคลื่นที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น ดังนั้นคำตอบที่ดีที่สุดที่เราสามารถให้สำหรับคำถามของเรานั้น ขึ้นอยู่กับว่าเรามีพลังงานของอนุภาคสูงแค่ไหน เพราะสิ่งนี้เป็นตัวกำหนดว่าเราจะสามารถมองเห็นสิ่งเล็กๆได้ขนาดไหน พลังงานของอนุภาคเหล่านี้มักจะวัดเป็นหน่วยที่เรียกว่า อิเล็กตรอนโวลต์ (ในการทดลองของทอมสันกับอิเล็กตรอน เราเห็นว่าเขาใช้สนามไฟฟ้าเร่งอิเล็กตรอน พลังงานที่อิเล็กตรอนได้รับจากสนามไฟฟ้า 1 โวลต์ เรียกว่า อิเล็กตรอนโวลต์) ในศตวรรษที่ 19 มีเพียงพลังงานของอนุภาคที่ผู้คนรู้วิธีใช้เท่านั้นคือ พลังงานต่ำ 2-3 อิเล็กตรอนโวลต์ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี เช่น การเผาไหม้ แต่ก่อนเชื่อกันว่าอะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด ในการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด อนุภาคแอลฟามีพลังงานเป็นล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ไม่นานมานี้เราได้เรียนรู้วิธีใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่อนุภาคตั้งแต่แรกเริ่มนับล้านอิเล็กตรอนโวลต์ และจากนั้นก็เพิ่มเป็นพันๆ ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ทำให้เรารู้ว่าอนุภาคที่เชื่อว่าเป็น “อนุภาคมูลฐาน” เมื่อสามสิบปีก่อนนั้น อันที่จริงประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่า นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าที่จะควบคุมพลังงานที่สูงกว่าที่เคย เพื่อดูอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าที่เคย สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างแน่นอน แต่เรามีเหตุผลทางทฤษฎีบางประการที่เชื่อว่าเรามีความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของธรรมชาติและได้พบอนุภาคที่เล็กที่สุดแล้ว   การมองดูอะตอม กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Optical microscope) มีมานานหลายปีแล้ว […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#35 กรวยแสง

Posted: 26/07/2021 at 15:06   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ตลอดประวัติศาสตร์ แสงเป็นสัญญาณที่เชื่อมอดีต ปัจจุบัน และอนาคต และนำมาซึ่งจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเวลา คุณสมบัติของแสง: แสงมีความเร็วคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง ประมาณ 300,000 กม./วินาที มันไม่มีมวล แสงเดินทางเป็นเส้นตรง (แต่มันจะโค้งงอเมื่อเข้าใกล้วัตถุขนาดใหญ่) และไม่มีสิ่งใดเดินทางได้เร็วกว่าแสง ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไป กรวยแสง (Light cone) เป็นแผนภาพของอวกาศ-เวลา (space-time) ซึ่งแสดงถึงการแพร่กระจายของแสงออกจากจุดกำเนิดไปในอวกาศ-เวลา เหตุการณ์ทั้งหมดภายในกรวยแสงมีความเชื่อมโยงกัน ให้เราจินตนาการถึงเหตุการณ์ที่มีการระเบิด ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ แสงที่แผ่ออกมาจากเหตุการณ์นี้จะก่อตัวเป็นวงกลมที่ขยายตัวออกไป มันจะเหมือนกับระลอกคลื่นที่กระจายออกไปบนพื้นผิวของสระน้ำเมื่อโยนก้อนหินลงไป ระลอกคลื่นจะกระจายออกเป็นวงกลมที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ดังที่แสดงในแอนิเมชั่นด้านล่างนี้                 วิธีการง่ายที่สุดที่จะจินตนาการถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในอวกาศ-เวลา (space-time) สามารถทำโดยการนำภาพถ่ายของระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นในแต่ละวินาทีมาวางเรียงซ้อนกัน เราจะสามารถมองเห็นแสงที่แผ่กระจายออกจากเหตุการณ์หนึ่งๆ ครอบคลุมพื้นที่มากขึ้นเรื่อยๆ ตามเวลาที่ผ่านไป จนได้เป็นรูปทรงกรวย  ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ไอน์สไตน์ระบุว่าความเร็วแสงมีค่าคงที่ ดังนั้นการแผ่ขยายตัวของกรวยแสงนั้น เป็นไปอย่างคงที่และแน่นอน             […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#30 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : ควาร์ก

Posted: 20/07/2021 at 16:05   /   A Brief History of Time, Universe

มาถึงตอนนี้ มีข้อสงสัยแล้วว่าอะตอมเหล่านี้ไม่สามารถแบ่งแยกได้ เมื่อหลายปีก่อน เจ. เจ. ทอมสัน (J.J. Thomson) แห่งวิทยาลัยทรินิตีในเคมบริดจ์ ได้สาธิตการมีอยู่ของอนุภาคของสสารที่เรียกว่า “อิเล็กตรอน” ซึ่งมีมวลน้อยกว่าหนึ่งในพันของอะตอมที่เบาที่สุด (อะตอมของธาตุไฮโดรเจน-ผู้เขียน) เจ. เจ. ทอมสัน เริ่มทดลองกับหลอดรังสีแคโทดซึ่งเป็นหลอดแก้วเหมือนหลอดภาพทีวีสมัยใหม่ ไส้หลอดโลหะที่ร้อนจะปล่อยอิเล็กตรอน และเนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ จึงสามารถใช้สนามไฟฟ้าเพื่อเร่งพวกมันไปกระทบหน้าจอที่เคลือบด้วยสารเรืองแสงได้ เมื่ออิเล็กตรอนชนหน้าจอ จะเกิดแสงวาบขึ้น ในไม่ช้า เจ. เจ. ทอมสัน ก็ตระหนักว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้ต้องมาจากภายในอะตอมเอง หลังจากที่ เจ.เจ. ทอมป์สัน ได้พิสูจน์การมีอยู่ของอิเล็กตรอนแล้ว ต่อมาในปี 1911 นักฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ได้แสดงให้เห็นว่าอะตอมของสสารมีโครงสร้างภายในซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกขนาดเล็กมาก และมีอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งโคจรรอบนิวเคลียส เขาอนุมานสิ่งนี้โดยการวิเคราะห์วิธีที่อนุภาคแอลฟาซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกที่อะตอมของธาตุกัมมันตภาพรังสีปล่อยออกมา จะเบี่ยงเบนไปเมื่อชนกับอะตอม   ในตอนแรก เชื่อกันว่านิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนและอนุภาคที่มีประจุบวกที่เรียกว่า “โปรตอน” ซึ่งมาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า “ก่อน” เพราะเชื่อกันว่าเป็นหน่วยมูลฐานที่ประกอบเป็นสสาร อย่างไรก็ตามในปี 1932 เจมส์ แชดวิก (James Chadwick) […]

No Comments read more