คลื่นเสียงอาจมีมวลเป็นลบและต้านแรงโน้มถ่วง

ทีมนักฟิสิกส์อเมริกันเสนอแนวคิดใหม่ ชี้ว่าคลื่นเสียงรอบตัวเราเคลื่อนที่โดยลอยตัวขึ้นเป็นแนวโค้งอย่างช้า ๆ เนื่องจากมีมวลเป็นลบ (Negative mass) และมีคุณสมบัติต้านแรงโน้มถ่วง (Anti-gravity) ซึ่งถือว่าขัดแย้งกับทฤษฎีฟิสิกส์เดิมที่เชื่อว่าเสียงไม่มีมวลและไม่มีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงแต่อย่างใดทั้งสิ้น

ทีมนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียของสหรัฐฯ เผยแพร่รายงานวิจัยล่าสุดในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org โดยเสนอผลการศึกษาทางทฤษฎีที่ชี้ถึงความเป็นไปได้ว่า สิ่งที่เป็นเสมือนกับอนุภาคของเสียงหรือ "โฟนอน" (Phonon) นั้นอาจจะมีมวลอยู่เล็กน้อย แต่อยู่ในสภาพมวลเป็นลบ จึงทำให้โฟนอนสามารถมีปฏิกิริยาต้านทานแรงโน้มถ่วงได้

อันที่จริงคลื่นเสียงนั้นไม่มีตัวอนุภาคที่เป็นหน่วยย่อยทางกายภาพอยู่จริง แต่ในทางคณิตศาสตร์อาจถือว่าโฟนอนเป็นเสมือนกับอนุภาคได้ โดยจัดเป็นหน่วยการสั่นของคลื่นเสียงที่ทำให้โมเลกุลโดยรอบเคลื่อนชนกระทบกันเหมือนลูกบิลเลียด เกิดเป็นเสียงที่เดินทางออกไป

รศ.ดร. อัลเบอร์โต นิโคลิส ผู้นำทีมวิจัยบอกว่า ในการทดลองของเขาเกี่ยวกับของไหลยิ่งยวดที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งได้ลงตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters ไปก่อนหน้านี้ เขาได้สังเกตเห็นว่าโฟนอนเคลื่อนที่ในสนามความโน้มถ่วงโดยมีอัตราเร่งช้า ๆ ในทิศทางตรงกันข้ามกับที่ควรจะเป็น ทำให้เป็นที่มาของการเสนอแนวคิดใหม่ดังกล่าว

นายราฟาเอล คริเชฟสกี นักศึกษาวิจัยระดับปริญญาเอกที่ร่วมเสนอแนวคิดนี้ด้วยบอกว่า ปรากฏการณ์ที่โฟนอนต้านแรงโน้มถ่วงอาจเกิดขึ้นได้ เนื่องจากของไหลที่เป็นสื่อกลางของเสียงเช่นน้ำหรืออากาศถูกสนามความโน้มถ่วงออกแรงกดลง จนอนุภาคของไหลด้านล่างมีความหนาแน่นกว่าด้านบน ทำให้โฟนอนเดินทางได้เร็วกว่าในส่วนที่อนุภาคหนาแน่นตรงด้านล่าง ในขณะที่ด้านบนโฟนอนจะเดินทางผ่านได้ช้า ทำให้เกิดการกระดอนของโฟนอนขึ้นด้านบน ซึ่งตรงข้ามกับทิศทางของแรงโน้มถ่วง

แม้แนวคิดนี้จะยังไม่ได้ผ่านการพิสูจน์อย่างเป็นทางการ เพราะยังไม่มีเครื่องมือหรือเทคโนโลยีที่ละเอียดพอจะวัดมวลและการเคลื่อนที่ต้านแรงโน้มถ่วงของโฟนอนได้ แต่ทีมผู้วิจัยบอกว่า แนวคิดนี้อาจนำไปใช้ประโยชน์ในทางดาราศาสตร์ เช่นในกรณีของดาวนิวตรอนที่แกนกลางมีความหนาแน่นมหาศาล และคลื่นเสียงเดินทางผ่านด้วยความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสง การพิจารณาว่าคลื่นเสียงนี้ต้านความโน้มถ่วง ย่อมจะส่งผลกระทบต่อการศึกษาพฤติกรรมของดาวนิวตรอนโดยรวมอย่างแน่นอน

ติดตามข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีล่าสุดได้ทุกวันทางเว็บไซต์ bbcthai.com และเฟซบุ๊กของบีบีซีไทย