Home
  
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
ควาร์ก-กลูออน พลาสมา (Quark-gluon Plasma) และทฤษฎีสตริง (String Theory) PDF พิมพ์

 ควาร์ก-กลูออน พลาสมา (Quark-gluon Plasma) และทฤษฎีสตริง (String Theory)

    ควาร์ก-กลูออน พลาสมาเป็นสถานะหนึ่งของสสารในธรรมชาติที่เราไม่เคยพบเห็นมาก่อนเพราะอยู่ในสภาวะสุดโต่งที่ไม่สามารถพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน คือสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 2 ล้านล้านเคลวิน! เชื่อกันว่ามันมีอยู่ในดาวนิวตรอนและเอกภพระยะแรกเริ่ม

ผู้เขียน: ดร. ปิยบุตร บุรีคำ

ควาร์กและกลูออน คืออะไร?

     ควาร์ก-กลูออน พลาสมาเป็นสถานะหนึ่งของสสารในธรรมชาติที่เราไม่เคยพบเห็นมาก่อนเพราะอยู่ในสภาวะสุดโต่งที่ไม่สามารถพบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน สภาวะสุดโต่งดังกล่าวคือสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 175 MeV (ประมาณ 2 ล้านล้านเคลวิน!) และมีความหนาแน่นประมาณ 1 GeV/ลูกบาศก์เฟมโตเมตร หรือประมาณ 2 พันล้านล้านตันต่อลูกบาศก์เมตร (น้ำมีความหนาแน่น 1 ตันต่อลูกบาศก์เมตร) สสารในควาร์ก-กลูออน พลาสมาเป็นสสารทางนิวเคลียร์ซึ่งประกอบไปด้วย อนุภาคมูลฐานที่เรียกว่าควาร์ก และกลูออน ซึ่งเราจะพบได้แค่ในนิวเคลียสของอะตอม นักฟิสิกส์เชื่อว่าสถานะของสสาร ณ แก่นกลางของดาวนิวตรอนก็มีความเป็นไปได้ที่จะเป็น ควาร์ก-กลูออน พลาสมา เรายังเชื่ออีกว่าสถานะของสสารในช่วงเวลา 20-30 microseconds (1 microsecond = 1 ใน ล้านของวินาที) หลังจาก บิ๊กแบ็ง (Big Bang) อยู่ในรูปของควาร์ก-กลูออน พลาสมา

ควาร์กและกลูออน คืออะไร?

     ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค (The Standard Model of particle physics) อนุภาคมูลฐาน (elementary particles) มี 2 ประเภท คือ โบซอน (boson) และ เฟอร์มิออน (fermion) โบซอนเป็นอนุภาคสปินเลขจำนวนเต็ม (integer spin) ส่วนเฟอร์มิออนเป็นอนุภาคสปินเลขครึ่งจำนวนเต็ม (half integer spin) เช่น 1/2 3/2 5/2 ฯลฯ

     หมู่อนุภาคโบซอนได้แก่ โฟตอน (photon) อนุภาคซี (Z) อนุภาคดับบลิว (W) และ อนุภาคกลูออน ส่วนอนุภาคฮิกส์ (Higgs particle) บางครั้งก็ถูกนับรวมอยู่ใน Standard Model แม้จะยังไม่มีการค้นพบอย่างเป็นทางการ นักฟิสิกส์จำนวนไม่น้อยเชื่อว่าเราจะพบอนุภาคฮิกส์โดย LHC (Large Hadron Collider) ที่ ห้องปฏิบัติการ CERN ในไม่ช้า

    หมู่อนุภาคเฟอร์มิออน ประกอบไปด้วยอนุภาคเลปตอน (lepton) และควาร์ก (quark) ซึ่งมี 3 รุ่น (3 generations, 3 families)[1] ควาร์กรุ่นแรกคือ ควาร์กชนิด up (up quark)และชนิด down (down quark) รุ่นที่สองคือ ชนิด charm และชนิด strange ส่วนรุ่นที่สามคือ ชนิด top และชนิด bottom ควาร์กที่พบในนิวเคลียสของธาตุเป็นควาร์กรุ่นแรก ควาร์กรุ่นอื่นๆนั้นเราพบในอนุภาคอายุสั้นมวลปานกลางที่เรียกว่าเมซอน (mesons) เป็นสิ่งที่น่าสนใจว่าในขณะที่โบซอนใน Standard Model มีแค่ 1 รุ่น เฟอร์มิออนกลับมีถึง 3 รุ่น อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เฟอร์มิออนมีหลายรุ่นยังเป็นคำถามที่ไม่มีใครรู้คำตอบที่แน่ชัด

    อันตรกิริยาแบบเกจ (gauge interaction) ที่พบในธรรมชาติมีอยู่ 3 ชนิด
1. แม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic) เกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอน
2. อันตรกิริยาอย่างอ่อน (weak interaction) จากการแลกเปลี่ยน Z, W
3. นิวเคลียร์อย่างเข้ม (strong interaction) จากการแลกเปลี่ยนกลูออน

    อันตรกิริยาแบบเกจคือ อันตรกิริยาที่เกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคโบซอน ชนิดต่างๆที่มีสปิน 1 อนุภาคโบซอนที่ถูกแลกเปลี่ยนและเหนี่ยวนำให้เกิดอันตรกิริยาแบบเกจ เราเรียกว่า อนุภาคเกจโบซอน (gauge boson) กลูออนเป็น อนุภาคเกจโบซอนที่สื่อนำ แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม

    เราพบหลักฐานทางการทดลองว่า กลูออนมี 8 ชนิด แบ่งไปตามสมบัติที่จะเปลี่ยน "สี" (colour)[2] ของควาร์ก ซึ่งมีได้ 3 สี นอกเหนือจากแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มแล้วควาร์กยังมีประจุไฟฟ้าที่มีค่าไม่เป็นจำนวนเต็ม, +2/3 และ -1/3 ของประจุอิเลคตรอน และเรายังไม่แน่ใจว่าทำไมมันจึงเป็นเช่นนั้น นอกจากนี้ควาร์กที่มีสปินวนซ้ายยังมีอันตรกิริยาอย่างอ่อนซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดการสลายตัวแบบเบต้า (Beta decay) ทำให้นิวตรอนสลายตัวเป็นโปรตอนและปลดปล่อยอิเลคตรอนกับปฏิอนุภาคของนิวตริโนออกมา ส่วนกลูออนนั้นไม่มีประจุแบบอื่นนอกเหนือจากของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม



< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 20 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9745237  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!