คุณสมบัติเชิงอุณหพลศาสตร์ของ Extremal black hole

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ธนภูมิ สันติกันต์, สหชาติ ชาติพรหม, กานต์ สิทธิกัน

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

อนุชา ประทุมมา, สิทธิโชค โสมอ่ำ

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เมื่อวัตถุท้องฟ้ามีมวลมหาศาลจนกระทั่งไม่มีแรงใดสามารถต้านความโน้มถ่วงของตัวมันได้ วัตถุนั้นจะยุบตัวลงเป็นจุดเล็ก ๆ เรียกว่า singularity โดยรอบของ singularity จะมีความโน้มถ่วงสูงมาก ๆ จนกระทั่งไม่มีสิ่งใดที่สามารถเคลื่อนที่ออกได้ จะเรียกบริเวณนี้ว่า ขอบฟ้าเหตุการณ์ และเมื่อหลุมดำมีการหมุนหรือมีประจุ จะเกิดบริเวณที่การหมุนหรือประจุสามารถต้านความโน้มถ่วงของหลุมดำได้ เรียกบริเวณนี้ว่า Inner horizon โดยบริเวณนี้จะอยู่ภายในของ Event horizon และขนาดของ Inner horizon จะแปรผันกับประจุหรือโมเมนตัมเชิงมุมของหลุมดำ อย่างไรก็ตาม หากมวลของหลุมดำลดลงจนน้อยพอ Event horizon จะหดลงจนมีขนาดเท่ากับ Inner horizon ทำให้ไม่เกิดบริเวณที่มีความโน้มถ่วงสูง ซึ่งหมายความว่า วัตถุสามารถเคลื่อนที่เข้าและออกจากบริเวณรอบหลุมดำได้ และยังหมายความว่าเราสามารถสังเกต singularity ของหลุมดำได้ ซึ่งขัดกับแนวคิด Cosmic censorship conjecture ที่เชื่อว่า singularity ที่สังเกตได้ หรือ naked singularity นั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ Extremal black hole จึงเป็นกรณีศึกษาพิเศษที่อาจอธิบายหลักการของจักรวาลเพิ่มขึ้นได้

โครงงานนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ต่าง ๆ ของหลุมดำประเภท extremal black hole นั่นคือ หลุมดำที่มี Inner Horizon ขนาดเท่ากับ Event horizon และทำให้เกิด naked singularity