BlogGang.com : : scimovie : “เซิร์น” ประกาศความสำเร็จอีกหนสร้างสภาวะเริ่มต้นเอกภพ

“เซิร์น” ประกาศความสำเร็จอีกหนสร้างสภาวะเริ่มต้นเอกภพ

“เซิร์น” ประกาศความสำเร็จอีกหนสร้างสภาวะเริ่มต้นเอกภพ

ภาพจำลองการชนกันของลำไอออนตะกั่วที่ตรวจวัดได้จากสถานีตรวจวัดอลิซ (เซิร์น)

ภาพจำลองขณะลำไออนตะกั่วชนกัน (เซิร์น)

ภาพจำลองการชนกันของลำไออนในสถานีตรวจวัดแอตลาส (เซิร์น)

เซิร์นประกาศความสำเร็จอีกหนหลังยิงลำไอออนตะกั่วปะทะกันนาน 3 สัปดาห์ พบสภาวะเมื่อแรกเริ่มก่อกำเนิดเอกภพ เป็นสภาวะของสสารหลังบิกแบงและพฤติกรรมของพลาสมาในยุคเริ่มต้นของเอกภพ โดยการตรวจพบของสถานีตรวจวัด 3 สถานี

เซิร์น (CERN) เผยว่าหลังจากทดลองเร่งลำไอออนตะกั่วให้ชนกันในเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (LHC) ได้ไม่ถึง 3 สัปดาห์ ก็ให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับสถานะของสสารในยุคแรกเริ่มของเอกภพถึง 3 ผลการทดลอง ในส่วนของสถานีตรวจวัดอลิซ (ALICE) ซึ่งออกแบบมาเพื่อศึกษาไอออนหนักโดยเฉพาะนั้น มีผลงานตีพิมพ์ถึง 2 ผลงานหลังการเดินเครื่องทดลองยิงลำไอออนตะกั่วได้ไม่กี่วัน

การศึกษาปรากฏการณ์ที่มีชื่อเรียกว่า “เจ็ท เควนชิง” (jet quenching) นี้เกิดขึ้นที่สถานีแอตลาส (ATLAS) และซีเอ็มเอส (CMS) ซึ่งในส่วนของการทดลองจากสถานีแอตลาสนั้นได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานลงวารสารฟิสิคัล รีวิว เลตเตอร์ส (Physical Review Letters) ส่วนการทดลองของซีเอ็มเอสจะได้รับการตีพิมพ์ตามหลังในไม่ช้า และผลการทดลองจากทั้ง 2 สถานีจะได้นำเสนออีกครั้งในงานสัมมนาของเซิร์นวันที่ 2 ธ.ค.53 ส่วนการเก็บข้อมูลการขนกันของลำไอออนหนักจะมีไปถึง 6 ธ.ค.นี้

“ช่างน่าประทับใจที่การทดลองมาถึงขั้นให้ผลลัพธ์เช่นนี้ได้รวดเร็วแค่ไหน ทั้งที่ต้องใช้ฟิสิกส์ที่ซับซ้อน การทดลองของแต่ละสถานีล้วนแข่งขันกันเองที่จะตีพิมพ์ผลงานก่อน แต่เมื่อนำมาประกอบเป็นภาพเดียวกันแล้วและตรวจสอบผลงานซึ่งกันและกันแล้ว จะกลายเป็นแบบอย่างที่งดงามว่าการแข่งขันและความร่วมมือนั้นเป็นคุณลักษณะสำคัญของการงานวิจัยสาขานี้” เซอร์จิโอ เบอร์โตลุชชี (Sergio Bertolucci) ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของเซิร์นกล่าว

สำหรับปรากฏการณ์เจ็ทเควนชิงนั้นเป็นการสูญเสียพลังงานของลำอนุภาคที่เกิดจากการชนกันของพาร์ตอน (parton) ที่มีพลังงานสูงๆ กับสสารตัวกลางที่มีความร้อนและความหนาแน่นสูง โดยพาร์ตอนนั้นเป็นชื่อเรียกของควาร์ก (quark) และกลูออน (gluon) ที่พิจารณาให้เป็นอนุภาคที่เหมือนกัน

หนึ่งในเป้าหมายสำคัญของโครงการทดลองชนลำไอออนตะกั่วที่เซิร์นนั้นคือการสร้างสสารให้มีสถานะเหมือนขณะอยู่ในช่วงเอกภพกำเนิด ซึ่งหลังจากนั้นสสารตั้งต้นทางนิวเคลียสที่สร้างขึ้นเป็นตัวเราและเอกภพที่มองเห็นได้นั้นไม่ควรจะมีอยู่ เงื่อนไขเริ่มต้นในขณะนั้นน่าจะร้อนจัดและแปรปรวนมากเกินกว่าที่ควาร์กจะรวมกับกลูออนกลายเป็นโปรตอนและนิวตรอนอันเป็นโครงสร้างของธาตุต่างๆ ได้ แล้วเคลื่อนที่ไปอย่างอิสระในสถานะพลาสมาควาร์กกลูออน (quark gluon plasma)

การทดลองนี้ได้แสดงให้เห็นว่า เราสร้างและศึกษาสถานะพลาสมาควาร์กกลูออนที่จะให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับวิวัฒนาการของเอกภพในยุคเริ่มต้น และธรรมชาติของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มที่รวมควารืกกับกลูออนเข้าด้วยกันจนกลายเป็นโปรตอน นิวตรอน และนิวเคลียรสของธาตุต่างๆ ในตารางธาตุ

เมื่อไอออนตะกั่วชนกันภายในเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี จะเกิดพลังงานในปริมาตรเล็กๆ ที่เข้มข้นมากพอที่จะทำให้เกิดหยดเล็กๆ ของสสารในสถานะเริ่มต้นเมื่อครั้งกำเนิดเอกภพ ซึ่งสสารเหล่านี้มีช่วงสัญญาณให้วัดได้หลายช่วงสัญญาณ สำหรับบทความวิชาการที่ได้จากสถานีตรวจวัดอลิซ พุ่งเป้าไปที่จำนวนอนุภาคที่เพิ่มขึ้นจากการชนกันและเปรียบเทียบกับการทดลองก่อนหน้าในเครื่องเร่งอนุภาคอาร์เอชไอซี (RHIC collider) ของห้องปฏิบัติการบรูคาเวนสหรัฐฯ (Brookhaven National Laboratory)

งานวิจัยของอลิซยังยืนยันว่า ยิ่งพลาสมาในแอลเอชซีร้อนมากเท่าไร พลาสมาจะยิ่งประพฤติตัวเหมือนของเหลวที่มีความหนืดต่ำมากเท่านั้น ซึ่งรวมเข้ากับผลการทดลองที่บรูคาเวน ผลการทดลองที่ได้จะขัดแย้งกับบางทฤษฎีเกี่ยวกับพฤติกรรมแรกเริ่มของเอกภพ

เจอร์เจน สคูคราฟต์ (Jürgen Schukraft) โฆษกจากสถานีอลิซกล่าวว่า เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีนี้เป็นเครื่องสร้างบิกแบงที่มหัศจรรย์ และสถานะสสารควาร์ก-กลูออนนั้นคล้ายกับของเหลวในอุดมคติที่พบในเครื่องเร่งอาร์เอชไอซี แต่เขายืนยันว่าการทดลองล่าสุดนี้พวกเขาได้พบบางอย่างที่แตกต่าง

ทั้งสถานีตรวจวัดแอตลาสและซีเอ็มเอสล้วนมีศักยภาพที่จะตรวจวัดการชนกันของลำอนุภาคที่มีพลังงานมหาศาล ซึ่งลำอนุภาคนี้เกิดจากการองค์ประกอบพื้นฐานของสสารทางนิวเคลียร์ คือควาร์กและกลูออน ซึ่งกระจายออกมาจากการจุดที่มีการชนกัน การชนกันของโปรตอนนั้นจะปรากฏลำอนุภาคเป็นคู่อย่างชัดเจน แต่สำหรับการชนกันของไอออนหนักนั้นลำไอออนจะทำอันตรกริยาในสภาวะที่อลหม่านของตัวกลางที่ร้อนจัดและหนาแน่น ซึ่งนำไปสู่สัญญาณที่มีความจำเพาะที่เรียกว่า “เจ็ท เควนชิง” ซึ่งพลังงานของลำไอออนจะลดลงอย่างรุนแรง และสัญญาณจะทำอันตรกริยากับตัวกลางรุนแรงอย่างที่ไม่เคยเห็นมาก่อน และปรากฏการณ์นี้เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษารายละเอียดของพลาสมา

“แอตลาสเป็นสถานีทดลองแรกที่รายงานการสังเกตการณ์ปรากฏการณ์เจ็ทเควนชิงได้โดยตรง ความสามารถในการตรวจจับพลังงานมหาศาลของลำอนุภาค ทำให้เราเห็นความไม่สมดุลพลังงานลำอนุภาคคู่ได้อย่างชัดเจน ซึ่งมีลำอนุภาคหนึ่งที่ถูกดูดกลืนโดยตัวกลาง” ฟาบิโอลา จิอานอตติ (Fabiola Gianotti) โฆษกประจำสถานีแอตลาสกล่าวว่า ผลการทดลองที่น่าตื่นเต้นนี้เป็นที่น่าภูมิใจ

ทั้งนี้ สถานีตรวจวัดแอตลาสและซีเอ็มเอสนั้นช่วยป่าวประกาศให้เราทราบถึงยุคใหม่ของการใช้ลำไอออนเพื่อพิสูจน์สภาวะพลาสมาควาร์กกลูออน อนาคตปรากฎการณ์เจ็ทเควนชิงและการตรวจวัดแบบอื่นจากสถานีตรวจวัดหลักทั้ง 3 จุดของเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีจะทำให้เราเข้าใจในสถานะพลาสมาเริ่มต้นและอันตรกริยาระหว่างควาร์กและกลูออนมากขึ้น

ที่มา
//www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9530000168490

Create Date : 03 ธันวาคม 2553

Last Update : 3 ธันวาคม 2553 9:32:37 น.

0 comments

Counter : 1387 Pageviews.