Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow บทความรวมวิทยาศาสตร์ของผู้จัดการออนไลน์  พฤษภาคม 55
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
บทความรวมวิทยาศาสตร์ของผู้จัดการออนไลน์  พฤษภาคม 55 PDF พิมพ์

หน้า 10

วันที่ 10 พฤษภาคม พ.ศ. 2555

ลงลึกถึงอนุภาคเล็กสุดสู่กำเนิดจักรวาลกับนักฟิสิกส์ “เซิร์น”

ศ.ดร.อัลเบิร์ต เดอ โรคก์ นักฟิสิกส์จากเซิร์น

ณ วันนี้นักวิทยาศาสตร์พบอนุภาคที่เล็กยิ่งกว่า โปรตอนและนิวตรอนอีกเป็นจำนวนมาก แต่ก็ยังไม่อาจสรุปได้ว่าจะไม่มีสิ่งที่เล็กกว่านี้แล้ว และการค้นหาอนุภาคเล็กที่สุดก็ไม่ใช่เพียงเพื่อสร้างสถิติอันเป็นที่สุด หากแต่เป็นตัวต่อจิ๊กซอว์ที่จะเผยให้เห็นภาพในอดีตนับแต่เริ่มกำเนิดเอกภพ และนักฟิสิกส์ยังเดินหน้าค้นหาอนุภาค “ฮิกกส์” ที่จะยืนยันความเข้าใจองค์ประกอบพื้นฐานของเอกภพ

ศ.ดร.อัลเบิร์ต เดอ โรคก์ และ ดร.บุรินทร์ อัศวพิภพ



ศ.ดร.อัลเบิร์ต เดอ โรคก์ (Prof.Dr.Albert De Roeck) นักวิทยาศาสตร์อาวุโสประจำสถานีตรวจวัดอนุภาคซีเอ็มเอส (CMS) ของเซิร์น (CERN) เพิ่งเดินทางมาบรรยายพิเศษเกี่ยวกับความลับของเอกภพและฟิสิกส์อนุภาค เมื่อต้นเดือน พ.ค.นี้ ณ บ้านวิทยาศาสตร์สิรินธร อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย เขาบอกว่า เมื่อปลายปี พ.ศ. 2554 สถานีทดลอง 2 แห่งของเซิร์นได้ตรวจพบสัญญาณที่เชื่อว่าน่าจะเป็นร่องรอยของ “ฮิกกส์” (Higgs)

อนุภาคดังกลาวเป็นสิ่งท้าทายนักฟิสิกส์อนุภาคมานานกว่า 40 ปี และจะเป็นจิ๊กซอว์ตัวสุดท้ายที่จะอธิบายถึงการมีอยู่ของมวลในเอกภพ หากแต่ข้อมูลที่มีอยู่ยังไม่สามารถฟันธงได้ ต้องรอข้อมูลเพิ่มเติมจากการเดินเครื่องเร่งอนุภาคในปี 2555 ซึ่งจะได้ข้อมูลมากขึ้น 4 เท่า และจะตอบคำถามได้ว่าที่สุดแล้วมีฮิกกส์หรือไม่ และเมื่อพบฮิกกส์แล้วงานต่อไปคือการศึกษาคุณสมบัติของฮิกกส์อย่างลงลึกในละเอียดมากขึ้น

ท่อนำอนุภาคในอุโมงค์เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี



เร่งเครื่องจำลองกำเนิดเอกภพ

ศ.ดร.เดอ โรคก์กล่าวว่า เป็นเวลากว่า 100 ปีที่มีการรวมทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเข้าด้วยกัน ควบคู่ไปกับการค้นพบอนุภาคใหม่ๆ จนนำไปสู่ทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) สำหรับฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งมีการค้นพบอนุภาคต่างๆ ที่น่าจะมีตามทฤษฎีของแบบจำลองนี้ เหลือเพียงอนุภาคฮิกกส์ที่ยังขาดหายไป แม้ว่าจะมีการทดลองอย่างนับไม่ถ้วน ทั้งนี้ เพื่อจะตอบคำถามพื้นฐานสำคัญคำถามหนึ่งนั่นคือทำไมอนุภาคต่างๆ จึงมวลและทำไมแต่ละอนุภาคจึงมีมวลไม่เท่ากัน

เครื่องเร่งอนุภาคจะจำลองสภาวะหลังระเบิดบิกแบง



ตอนนี้เซิร์นมีเครื่องจักรอันทรงพลังมากที่สุดในโลกที่จะร่วมไขคำตอบดังกล่าว นั่นคือ เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (LHC) ซึ่ง ศ.ดร.เดอ โรคก์เปรียบเทียบว่าทำหน้าที่เหมือนกล้องจุลทรรศน์ให้เรามองเห็นอนุภาคขนาดเล็กๆ ได้ และยิ่งเดินเครื่องเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงแล้วจะยิ่งช่วยให้เรามองเห็นอนุภาคขนาดเล็กๆ ได้ชัดเจนขึ้น และจากสมการ E=mc2 อันโด่งดังของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ศ.ดร.เดอ โรคก์บอกว่าเราสามารถสร้างอนุภาคจากเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูงๆ ได้

นักฟิสิกส์อาวุโสจากเซิร์นเปรียบเทียบการทดลองเดินเครื่องเร่งอนุภาคที่พลังงานสูงว่า เหมือนการจับยุง 2 ตัวมาพุ่งชนกันที่พลังงานสูงๆ แล้วเกิดเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ที่อาจจะเป็นได้ทั้งไดโนเสาร์ตัวใหญ่ อาจารย์เจไดจากสตาร์วอร์ ยุงเหมือนเดิม ซึ่งเป็นได้ทั้งสิ่งที่คาดไว้และสิ่งที่คาดไม่ถึง โดยการเร่งอนุภาคชนกันดังกล่าวจะสร้างสภาวะและอนุภาคในช่วงเกิดบิกแบง (Big Bang) ระเบิดกำเนิดเอกภพกลับมาอีกครั้ง

อนุภาคมากมายในเอกภพนี้

จากการบรรยายของ ดร.บุรินทร์ อัศวพิภพ นักฟิสิกส์อนุภาคจากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ร่วมกับ ศ.ดร.เดอ โรคก์นั้น นักฟิสิกส์ได้ค้นพบอนุภาคที่เล็กยิ่งกว่าอิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอนอีกจำนวนมาก แบ่งเป็น 1.อนุภาคเฟอร์มิออน (fermion) หรืออนุภาคที่องค์ประกอบพื้นฐานของสสาร ซึ่งแบ่งได้เป็น ควาร์ก (Quark) 6 ตัว คือ อัพควาร์ก ดาวน์ควาร์ก สเตรนจ์ควาร์ก ชาร์มควาร์ก บัตทอมควาร์ก ท็อปควาร์ก และเลปตอน (lepton) อีก 6 ตัว คือ อิเล็กตรอน มิวออน เทา อิเล็กตรอนนิวทริโน มิวออนนิวทริโน และเทานิวทริโน กับ 2.อนุภาคเกจโบซอน (gauge boson) หรืออนุภาคที่เป็นสื่อของแรง คือ โฟตอน กลูออน แซดโบซอน และดับเบิลยูโบซอน

ทั้งนี้ เชื่อว่าหลังระเบิดบิกแบงนั้นเอกภพมีพลังงานสูงมากและมีแรงพื้นฐานเพียง 1 แรง แต่เมื่อเวลาผ่านไปพลังงานก็ลดลงและทำให้แรงแยกจากกันเป็น 4 แรง คือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และแรงโน้มถ่วง ซึ่งความพยายามตอนนี้นักฟิสิกส์ใกล้จะรวมแรงต่างๆ ได้สำเร็จแล้ว เพียงจิ๊กซอว์ตัวสุดท้ายคือ อนุภาคฮิกกส์ที่เชื่อว่าเป็นต้นกำเนิดของมวลสารในเอกภพ ส่วนแรงโน้มถ่วงนั้นยังไม่สามารถรวมเข้ากับแรงอื่นๆ ได้

อนุภาคต่างๆ ในแบบจำลองมาตรฐานที่ระบุไปนั้นรวมตัวกันด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ซึ่งโฟตอนเป็นสื่อนำแรงแม่เหล็กไฟฟ้า กลูออนเป็นสื่อนำแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ส่วนแซดโบซอนและดับเบิลยูโบซอนเป็นสื่อนำแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน

ค้นหาสุดยอดคู่สมมาตรไขปริศนา “สสารมืด”

การค้นหาฮิกกส์เป็นเพียงเป้าหมายหนึ่งของเซิร์นเท่านั้น โดยจุดมุ่งหมายสำคัญนั้นเพื่อตอบคำถามให้ได้ถึงกำเนิดเอกภพ ซึ่งเซิร์นก็ดำเนินการพิสูจน์ทฤษฎีอื่นๆ ที่จะตอบคำถามสำคัญดังกล่าว และหนึ่งในนั้นคือการพิสูจน์ทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวด (Supersymmetry: SUSY) ที่อธิบายว่าอนุภาคชนิดย่อมมีคู่สมมาตรทางสปิน ดังนั้น นักฟิสิกส์จึงตั้งหน้าตั้งตาค้นหาคู่สมมาตรที่ขาดหายไป

ดร.บุรินทร์กล่าวว่าหากทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวดเป็นจริงนักวิทยาศาสตร์จะต้องพบคู่สมมาตรของอนุภาคเฟอร์มิออนและอนุภาคเกจโบซอน โดยพิจารณาจาก “สปิน” ซึ่งเป็นสถานะทางควอนตัมของอนุภาค สำหรับเฟอร์มิออนนั้นมีค่าสปินอยู่เป็น 1/2 ส่วนเกจโบซอนมีค่าสปินเป็น 1 ดังนั้น คู่สมมาตรของเฟอร์มิออนจึงต้องมีสปินเป็น 1 ส่วนคู่สมมาตรของเกจโบซอนต้องมีค่าสปินเป็น 1/2 นอกจากนี้เรายังใช้สมมาตรยิ่งยวดเพื่อศึกษา “สสารมืด” ที่สังเกตได้ยากได้ เพราะเราไม่อาจตรวจวัดสสารมืดได้โดยตรง เนื่องจากสสารมืดมีอันตรกริยาน้อย สิ่งที่ทำได้คือวัดอนุภาคทั้งหมดเพื่อหาอนุภาคที่ขาดหายไป โดยเชื่อว่าอนุภาคสมมาตรยิ่งยวดนั้นเป็น “แคนดิเดต” ของสสารมืด

การเดิน ทางมาบรรยายพิเศษของ ศ.ดร.เดอ โรคก์ นี้เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือระหว่างไทยและเซิร์นที่มีจุดเริ่มต้นเมื่อ ครั้งสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จเยือนเซิร์นในปี 2541 ส่งผลให้เกิดความร่วมมือระหว่างไทยและเซิร์นอย่างเป็นทางการและเป็นชาติแรก ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่ง ดร.บุรินทร์กล่าวว่า ไทยถือเป็นต้นแบบของความร่วมมือเช่นนี้ อย่างไรก็ดี เมื่อเปรียบเทียบกับประเทศเพื่อนบ้านอย่างเวียดนามแล้ว ไทยยังมีความก้าวหน้าทางด้านฟิสิกส์อนุภาคน้อยกว่าเวียดนาม



< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 98 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 6105507  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!