ปฏิบัติการไขปริศนาแห่งจักรวาล บรรจุเครื่องเร่งอนุภาคขนาดยักษ์

บีบีซีนิวส์/เดอะสตาร์ -
นักวิจัยเซิร์นเตรียมใช้อุโมงค์ใต้แดนสวิส ปฏิบัติการไขปริศนาแห่งจักรวาล บรรจุเครื่องเร่งอนุภาคขนาดยักษ์ ภายใน 2 ปีพร้อมเดินเครื่อง จับอนุภาคโฟตอนมาชนกันในท่อเหมือนการเกิด "บิ๊กแบง" ดูการก่อเกิดอนุภาคของ “พระเจ้า” ไขที่มาของการมีอยู่ของมวลและเดินหน้าทฤษฎีเอกภาพ

ลึกลงไปใต้ดินประมาณ 100 เมตรทางตะวันตกของกรุงเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์มีอุโมงค์ขนาดยักษ์ยาว 27 กิโลเมตรขดอยู่เป็นวง แทรกตัวอยู่ใต้ผืนดินระหว่างทะเลสาบและเทือกเขา “ยูรา” (Jura Mountains) ตรงบริเวณรอยต่อพรมแดนของประเทศสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส ซึ่งอุโมงค์ดังกล่าวนี้เป็นของเซิร์น (CERN) หรือองค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรปเพื่อวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ (European Center for Nuclear Research)

ชาวเมืองเจนีวาดำรงชีวิตเหนืออุโมงค์ยักษ์ที่ว่างเปล่ามาหลายทศวรรษแล้ว แต่อีกเพียง 2 ปีเท่านั้นการทดลองอันไม่ธรรมดาจะเกิดขึ้น ณ ใต้ผืนดินแห่งนี้ ซึ่งจะกลายเป็นห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดและใช้กำลังในการเดินเครื่องมากที่สุดในโลก โดยมีเครื่องจักรที่มีกำลังและความซับซ้อนมากที่สุดคือเครื่องเร่งอนุภาค หรือ “แอลเอชซี” (The Large Hadron Collider: LHC) ทำหน้าที่จับอนุภาคต่างๆ มาชนกันด้วยความเร็วยิ่งยวด และเชื่อว่าจะเป็นกุญแจไขปริศนาแห่งจักรวาลได้

ด้วยการจับอนุภาคมาชนกันและเพ่งสังเกตสิ่งที่จะออกมาจากการทดลองนี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าได้สร้างเงื่อนไขการก่อเกิดจักรวาลขึ้นใหม่ เพื่อดูสภาวะที่เวลา 1 ในพันล้านวินาทีทันทีทันใดหลังเกิดบิ๊กแบง (Big Bang) โดยพวกเขาหวังว่าจะได้เข้าใจเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตามมาอีก 1 หมื่น 4 พันล้านปี หลังการระเบิดครั้งใหญ่

ทั้งนี้ ศ.เคน พีช (Prof. Ken Peach) นักฟิสิกส์ของห้องปฏิบัติการรัทเธอร์ฟอร์ด แอปเปิลตัน (Rutherford Appleton Laboratory) ในอังกฤษกล่าวว่า ที่ผ่านมาเรามีคำอธิบายลักษณะว่าอะไรเกิดขึ้นในจักรวาลบ้าง แต่สิ่งที่เราไม่มีคือคำอธิบายเหตุผล คำอธิบายลักษณะบอกเราว่าสิ่งต่างๆ ปรากฏให้เห็นอย่างไร ในขณะที่คำอธิบายเหตุผลจะบอกเราได้ว่าสิ่งต่างๆ มีขึ้นได้อย่างไร

ภายในอุโมงค์แห่งการทดลองขนาดยักษ์จะประกอบด้วยท่อขนาดใหญ่ 2 ท่อที่วางขนานกัน โดยท่อหนึ่งจะมีอนุภาคที่มีพลังงานสูงอย่างโฟตอน และถูกเร่งให้เข้าใกล้ความเร็วแสง ส่วนอีกท่อก็จะมีลำอนุภาคโฟตอนที่ถูกเร่งให้มีความเร็วเท่ากันแต่วิ่งในทิศทางตรงกันข้าม ณ ตำแหน่งรอบท่อที่ขดเป็นวงหลายๆ จุด ลำอนุภาคนี้จะถูกบังคับให้วิ่งไขว้กัน ซึ่งผลจากการชนกันของอนุภาคจะมีพลังงานมากพอที่จะทำให้โฟตอนแตกกระจายเป็นละอองของอนุภาคที่เล็กลง


“เมื่อเครื่องเร่งอนุภาคได้รับพลังงาน จะมีกระแสของลำอนุภาคคล้ายกับเครื่องบินไอพ่นกว่า 500 ตันต่อเมตรพุ่งออกมา” ลิน อีวานส์ (Lyn Evans) หัวหน้าโครงการสร้างเครื่อง “แอลเอชซี” เปิดเผย พร้อมกับอธิบายอีกว่า ลำโฟตอนจะวิ่งผ่านเครื่องมือทดลองขนาดมหึมาที่เป็นเครื่องตรวจวัด เมื่ออนุภาคเหล่านี้ชนกันที่พลังงานสูง อนุภาคที่หนักกว่าก็จะปรากฏขึ้น นักฟิสิกส์จะตรวจดูเศษซากจากการกระแทกกันด้วยแรงมหาศาลนี้เพื่อหาสัญญาณของ “โบซอน ฮิกก์ส” (Higgs boson)

ทฤษฎีของ “ฮิกก์ส” ได้รับฉายาว่า “อนุภาคพระเจ้า” (God particle) เนื่องจากความสำคัญที่มีต่อแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) (ซึ่งประกอบด้วยแรงพื้นฐาน 4 แรง : แรงโน้มถ่วง แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และแรงอย่างอ่อน) ที่ใช้อธิบายว่าอนุภาคต่างๆ กระทำต่อกันอย่างไร ภายในแบบจำลองนี้มีอนุภาคทั้งหมด 16 อนุภาคโดยแบ่งเป็น 12 อนุภาคที่เป็นสสารและอีก 4 อนุภาคที่นำพาแรงไว้ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้จะไม่มีมวลเมื่ออยู่เดี่ยวๆ ดังนั้นเชื่อว่า “โบซอน ฮิกก์ส” เป็นอนุภาคที่จะไขข้อข้องใจการมีอยู่ของมวลได้

“จนถึงบัดนี้แบบจำลองมาตรฐานคือสิ่งดีที่สุดซึ่งเราทำสำเร็จแล้ว” จิม เวอร์ดี (Jim Virdee) โฆษกของทีมทำงานเครื่องตรวจวัดมิวออน “ซีเอ็มเอส” (Compact Muon Solenoid: CMS) กล่าว

อย่างไรก็ดีทุกคนรู้กันว่าแบบจำลองมาตรฐานเป็นเพียงทฤษฎีเริ่มต้นเท่านั้นเพราะแบบจำลองนี้อธิบายเพียงสสารทั่วๆ ไป อีกทั้งการศึกษาทางดาราศาสตร์ก็แสดงให้เห็นเพียงการก่อกำเนิดของจักรวาลที่ไม่รวมอนุภาคเล็กๆ เหล่านี้เข้าไปในเอกภพด้วย การทดลองที่ “แอลเอชซี” จะทำให้ทฤษฎีเอกภาพ (Unified theory) ของนักฟิสิกส์เดินหน้าและอธิบายกลไกการทำงานของเอกภพได้

“เรามาถึงจุดที่นักทฤษฎีเองก็ไม่รู้ว่าควรจะไปยังทิศทางใด ผลจากการทดลองของเราจะให้ตัดสินใจได้ว่าวิทยาศาสตร์ควรจะเดินหน้าไปทางใด เราไม่ชอบอยู่แล้วที่จะให้นักทฤษฎีคอยบอกว่าพวกเราควรจะหาอะไร ธรรมชาติฉลาดกว่าเราเสมอ อาจจะมาในรูปแบบที่สร้างความประหลาดใจให้กับเรา ซึ่งทำให้น่าสนใจมากๆ และน่าพอใจอย่างยิ่ง” ศ.เวอร์ดีกล่าว

( ลงไว้ก่อน เดี๋ยวค่อยแต่งภาพทีหลัง )