โซนิคบูม คำๆนี้คุ้นหู้เรามาช้านาน มันคือปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินเจ็ทเร่งไปสู่ความเร็วเหนือเสียง โดยในจังหวะที่จะก้าวผ่านความเร็วเสียงเราจะต้องผ่านกำแพงของเสียงเสียก่อน เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ผ่านกำแพงเสียงจะเกิดแรงอัดทำให้มวลของอากาศเกิดการแยกออกจากกันอย่างรวดเร็ว เกิดเป็นทรงกรวยของอากาศที่ท้ายลำเครื่องบินที่เราเรียกว่า mach cone นอกจากนี้ การสั่นทะเทือนของอากาศอย่างรุนแรงทำให้เกิดเสียงดังบูมขึ้นมาด้วยกลายเป็นชื่อของโซนิคบูมที่รู้ๆกัน

คำถามคือ ถ้าเครื่องบินที่บินได้เร็วกว่าเสียงสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ได้ แล้วแสงซึ่งเป็นสิ่งที่เคลื่อนที่ได้เร็วที่สุดในจักรวาลล่ะ จะสามารถเกิดโซนิคบูมได้หรือไม่?

เพื่อหาคำตอบนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงได้นำเทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า Streak camera ซึ่งสามารถแสดงภาพภายใต้ความเร็วที่ 1 แสนล้านเฟรมต่อวินาที  มาใช้ในการจับภาพโซนิคบูมที่อาจเกิดขึ้นได้ของแสง แต่เนื่องจากแสงเป็นสิ่งที่มีความเร็วสูงมากๆ นั่นคือ ถึง 300,000 กิโลเมตรต่อวินาทีในสุญญากาศ ที่ความเร็วขนาดนั้นเราไม่อาจจับภาพการเคลื่อนที่ได้ นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องจัดเตรียมห้องทดลองซึ่งสามารถลดความเร็วของแสงลง โดยให้วิ่งผ่านตัวกลางบางชนิด

แสงในการทดลองนี้จะถูกลดความเร็วให้เหลือเพียง 60% โดยใช้อุโมงค์ที่อัดแน่นไปด้วยไอของน้ำแข็งแห้งและสารประกอบอื่นๆ โดยส่วนประกอบทั้งสองฝั่งของอุโมงค์เป็นแผ่นจานที่ทำจากยางซิลิโคนและผงอะลูมิเนียมออกไซด์ที่แสงสามารถเคลื่อนที่ผ่านได้

liang-laser-pulse

เมื่อการเตรียมการเรียบร้อย นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้แสงเลเซอร์สีเขียวยิงเข้าไปในอุโมงค์แบบเป็นจังหวะ โดยมีช่วงเวลาระหว่างการยิงต่อครั้งที่ 7 พิโควินาที (หนึ่งพิโควินาทีคือหนึ่งในล้านล้านส่วนของวินาที หรือ 10-12 วินาที) โดยเริ่มยิงเข้าไปที่แผ่นจานก่อน และเมื่อแสงมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วหลังจากเคลื่อนที่ผ่านจากแผ่นจานไปยังไอของน้ำแข็งแห้ง (เคลื่อนที่ในไอน้ำแข็งแห้งได้เร็วกว่า) จะทำให้เกิดความแตกต่างของความเร็วขึ้นมาเหมือนกับว่ามันเร่งความเร็วขึ้น มองเห็นเป็นทรงกรวยของแสงคล้ายกับปรากฏการณ์ขณะที่เครื่องบินเจ็ทผ่านกำแพงเสียง โดยนักวิทยาศาสตร์เรียกสิ่งที่เกิดขึ้นว่า Photonic mach cone

จากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ในครั้งนี้ทำให้เราพบว่าแสงสามารถทำให้เกิดโซนิคบูมได้เช่นเดียวกับเครื่องบินเจ็ท เพียงแต่ว่าความรุนแรงของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากแรงอัดของแสงที่พยายามจะก้าวผ่านกำแพงเสียงของแสงนั้นน้อยมาก จนเราไม่อาจตรวจวัดได้ด้วยวิธีการปกติ

Ref :http://www.livescience.com/57572-ultrafast-camera-captures-sonic-booms-of-light.html
เรียบเรียงโดย @MrVop