‘อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์’ เป็นยิ่งกว่านักคิด นักประดิษฐ์ ทฤษฎีสัมพันธภาพ จนนำไปสู่การสร้างระเบิดปรมาณู เกิดจากไอเดียของเขา
แต่หลังจากวันนี้ ฟิสิกส์อนุภาค (Elementary Particle Physics) ที่ ‘ปีเตอร์ ฮิกส์’ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ และผองเพื่อนอีกกว่าพันคนจากโครงการ CERN ต่างเฝ้ารอการทดลองครั้งสำคัญของมวลมนุษยชาติ จะเดินทดสอบเร่งความเร็วอนุภาค (Large Hadron Collider :LHC) ในการไขปริศนาจักรวาล ต้นตอที่จะพิสูจน์ว่า ทำไม ‘อนุภาค’ จึงมีมวล
ฮิกส์ จะถูกจดจำในฐานะ ‘ฮีโร่’ ต่อการไขปริศนาครั้งนี้สำเร็จได้หรือไม่..?
ช่วงเช้าของวันที่ 10 กันยายน จะเป็นอีกวันหนึ่งที่มวลมนุษยชาติจะได้รู้สักทีว่า “จุดกำเนิดจักรวาลมาจากใด” เมื่อการทดลองหาคำตอบบนสมมุติฐานนี้ จะผ่านการเดินเครื่องเร่งอนุภาค จากการทดลอง Large Hadron Collider (LHC) ที่ต้องใช้งบประมาณสูงถึง 2 แสนล้านบาท ใช้นักฟิสิกส์กว่า 2,000 คน จาก 30 กว่าประเทศ ทดลองครั้งสำคัญที่สุดของมวลมนุษยชาติ
เป้าหมายของการทดลอง LHC คือ ใช้เร่งความเร็วอนุภาคแล้วเอามาวิ่งชนกัน เพื่อไขปริศนาธรรมชาติของมวลและแรงใหม่ๆ รวมถึงความสมมาตรของธรรมชาติ ทั้งยังพิสูจน์สมมติฐานของนายปีเตอร์ ฮิกส์ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้ตั้งชื่อ “อนุภาคพระเจ้า” หรือ “Higgs Boson”
ฮิกส์เชื่อว่า อนุภาคนี้กำเนิดจากแรงของจักรวาล และอาจจะปรากฏตัวให้เห็นเมื่อเดินเครื่อง LHC ปัจจุบันความเชื่อเรื่อง สนามพลังที่มองไม่เห็นเป็นที่ยอมรับกันทั่วไปในหมู่นักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อว่า อนุภาคนี้จะกำเนิดหลังจากบิ๊กแบงทันที โดยนักวิทยาศาสตร์จะวิเคราะห์เศษซากที่เกิดขึ้น ถ้าสร้างขึ้นมาได้จริงตามทฤษฎี วงการฟิสิกส์จะก้าวหน้าขึ้นไปอีกมาก
การทดลองที่ต้องอาศัยวงล้อขนาด 100 ตัน หรือคิดเป็นน้ำหนักว่า 100,000 กิโลกรัม ลงไปยังหลุมใต้ดินลึก 100 เมตร เพื่อให้เครื่องตรวจจับอนุภาคแอตลาส ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับที่ใหญ่ที่สุดในจำนวน 4 เครื่องที่นำมาติดตั้งกับเครื่องเร่งอนุภาค ที่องค์กรยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ (CERN) องค์กรศึกษาอนุภาคชั้นนำของโลก และตั้งอยู่ที่พรมแดนฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ ต่อการไขปริศนาที่ยิ่งใหญ่ของโลก
เครื่องตรวจจับอนุภาคแอตลาสจะวัดอนุภาคที่เรียกว่า “มู ออน” เป็นตัวที่ทำให้อนุภาคในเครื่องเร่งชนกัน หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ “เดอะ ลาร์จ แฮดดรอน คอลไลเดอร์ (LHC)” ซึ่ง LHC จะสร้างสภาพที่เหมือนกับการเกิดบิ๊กแบง และนักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายเชื่อว่า นี่อาจเป็นต้นกำเนิดของจักรวาล ด้วยการชนกันระหว่างลำแสง 2 ลำของอนุภาคในความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง เมื่ออนุภาคเดินทางผ่านสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากซูเปอร์คอนดักติ้งแม็กเนต เครื่องจะตรวจจับอนุภาคได้อย่างแม่นยำ
การทดลองยังเป็นการศึกษาความมืดอันลึกลับของจักรวาล รวมทั้งยังหาคำตอบว่า ทำไมจึงมีจำนวนของสสาร (แมตเทอร์) มากกว่า ปฏิสาร (แอนไทแมตเทอร์)
อย่างไรก็ดี การทดสอบครั้งนี้ เป็นที่โจษจันอย่างกว้างขวาง ถึงผลดีและผลเสียในอนาคต ..!!!
ฝ่ายหนึ่งที่มองเชิงบวก บอกว่า หากทำสำเร็จจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ใหม่ที่มนุษยชาติไม่เคยมีใครทำได้ และจะช่วยไขปริศนาจักรวาล รวมถึงสมมาตรของธรรมชาติด้วย อีกทั้งจะเป็นผลแห่งความรู้ใหม่อันมหาศาลทางวิทยาศาสตร์ของมนุษย์โลก
อย่างไรก็ตาม ยังมีกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในประเทศสหรัฐอเมริกา ที่แสดงความกังวลในเรื่องความปลอดภัยของเครื่องเร่งความเร็วอนุภาค หรือแอลเอชซี ว่าหากเกิดความผิดพลาดอาจจะก่อให้เกิด “แบล็กโฮล” หรือ ‘หลุมดำ’ ขนาดเล็กขึ้นมาทำลายล้างโลก อาจจะดูดทวีปยุโรปให้หายไปจากแผนที่โลก หรือขั้นเลวร้ายต่อไปอีก ประเมินกันว่า
แม่เหล็กของโลกเหลือเพียงขั้วเดียว ผู้คนจะล้มตายค่อนโลกก็เป็นไปได้
ในเรื่องนี้ ดร.พิเชษฐ กิจธารา อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยมหิดล เล่าให้ฟังว่า การทดลอง CERN ครั้งนี้ เป้าหมายการทดลองให้เห็นถึง ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ผ่านเครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider หรือ LHC เป็นเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่และให้พลังงานสูงที่สุดที่มนุษย์เคยสร้างมา และเป็นความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์หลายพันคนในเกือบร้อยประเทศ เพื่อทดสอบและยืนยันทฤษฏีเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐาน และค้นหาหลักฐานต่างๆที่จะเป็นกุญแจสร้างทฤษฏีใหม่ เพื่อไขความลับของจักรวาล
ในหลักการจะใช้ธรรมเนียมปฏิบัติของนักฟิสิกส์ที่มีมากว่าหลายสิบปี นั่นคือ เมื่อนักฟิสิกส์อยากรู้ว่า ภายในวัตถุหรืออะตอมมีองค์ประกอบมูลฐานอะไรบ้าง ง่ายๆ กับการพิสุจน์ก็คือ จับมันมาชน หรือยิงอะไรสักอย่างเข้าใส่มัน เพื่อให้เกิดการแตกตัวหรืออาจจะรวมตัวเกิดเป็นอนุภาคใหม่ๆ
ตัวอย่างเช่น รัทเทอร์ฟอร์ด ยิงอนุภาคแอลฟ่า เข้าไปในแผ่นทองคำบางๆ ทำให้รู้ว่า ‘อะตอม’ ประกอบด้วยนิวเคลียสขนาดเล็กตรงกลาง และอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบนอก
“การทดลองที่เซิร์นก็ใช้หลักการเดียวกัน มีการเร่งอนุภาคให้ชนกันแล้วดูว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง และมีการพัฒนาและปรับปรุงให้ระดับพลังงานของการชนสูงขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งได้เครื่อง LHC ในปัจจุบัน” ดร.พิเชษฐ กล่าวและว่า
ปัจจุบันเรารู้ว่า อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน ภายในนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ภายในโปรตอน (และนิวตรอน) ประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่า ควาร์ก (quark) จำนวน 3 ตัว ซึ่งเราเรียกอนุภาคที่ประกอบด้วยควาร์กว่าเ ป็นอนุภาคประเภท Hadron
ดังนั้น อนุภาคที่ใช้ชนในเครื่อง LHC ทั้งหมดเป็น Hadron จึงเป็นที่มาของชื่อเครื่องนี้ โดยในขั้นแรกนี้จะใช้โปรตอนในการชน โดยอนุภาคโปรตอนทั้งหมดในการทดลองแต่ละครั้งรวมกันได้ประมาณเท่าเม็ดทรายเม็ดเล็กๆ แต่มีความเร็วสูงมากใกล้ความเร็วแสงและมีพลังงานเทียบเทียบรถไฟ 1 ขบวน
เรียนรู้อนาคต ต้องลองพิสูจน์
ดร.พิเชษฐ บอกว่า สิ่งที่เราจะได้จากการทดลองนี้คือ การทดสอบทฤษฏีและการค้นหาหลักฐาน เพื่อนำไปสู่ทฤษฏีใหม่ที่สมบูรณ์มากขึ้น ไม่ใช่พิสูจน์หลักการที่เชื่อถือไม่ได้ หากแต่ต้องการพิสูจน์ข้อเท็จจริง ที่ตั้งเป็นสมมุติฐาน และคาดการณ์ว่าจะไม่เป็นอันตราย ดังเช่นตัวอย่างคือ การค้นหาว่ามวลคืออะไร มาจากไหน
มวลในภาษาชาวบ้านก็คือ เนื้อสสาร ซึ่งต่างจากน้ำหนักที่เกิดจากแรงดึงดูดของโลก เมื่อเราออกไปอยู่นอกโลกเราก็สามารถอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักได้ แต่ยังมีมวลอยู่
นักฟิสิกส์คิดกันว่า กลไกที่ทำให้เกิดมวล คือ กลไกของฮิกก์ “Higg’s Mechanism” แต่ที่ผ่านมาเราไม่สามารถทดสอบและยืนยันได้เนื่องจากระดับพลังงานไม่สูงพอ
แต่วันนี้ LHC มีพลังงานที่น่าจะสูงพอ การค้นหาแม่เหล็กขั้วเดี่ยว (Magnetic Monopole) ในทางทฤษฏีเชื่อกันว่า มีแม่เหล็กขั้วเดี่ยว แต่ก็ไม่เคยพบในธรรมชาติ
แม่เหล็กปกตินั้นจะมีสองขั้ว คือ เหนือและใต้ หากนำมาหักเป็นสองท่อน แต่ท่อนก็จะกลายเป็นแท่งแม่เหล็กเหนือ ใต้ เหมือนเดิม เพียงแต่ขนาดเล็กลง ไม่ได้กลายเป็นขั้วเหนือและใต้เดี่ยวๆแยกจากกัน ไม่ว่าจะหักเป็นท่อนเล็กๆสักกี่ครั้งก็ตาม ต่างกับกรณีของประจุไฟฟ้าที่พบประจุบวกและลบเป็นอิสระจากกันได้
นักฟิสิกส์หลายคนหวังว่า ในระดับพลังงานที่สูงมากของ LHC มวลมนุษยชาติอาจจะสร้างแม่เหล็กขั้วเดี่ยวได้ ซึ่งจะช่วยคลี่คลายปริศนานี้ได้
ทั้งนี้ แนวคิดก่อสร้างเครื่องเร่งอนุภาคมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ ถูกเสนอเมื่อ20 กว่าปีที่แล้ว และใช้เวลาก่อสร้างมานานกว่า 10 ปี นักวิทยาศาสตร์คาดว่า เครื่องเร่งอนุภาคจะช่วยไขความลับเกี่ยวกับสสารมืด และมิติพิเศษของจักรวาล ตลอดจนหาคำตอบว่า ทำไมอนุภาคถึงมีมวล เป็นต้น คำถามเหล่านี้ยังไม่อาจหาคำตอบได้ถ้าไม่มีเครื่องเร่งอนุภาคกำลังสูง และไม่มีวันก้าวข้ามความรู้ทางฟิสิกส์ที่มีอยู่ในปัจจุบันได้
เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีติดตั้งอยู่ในอุโมงค์ใต้ดินลึก 100 เมตร เชื่อมต่อกันเป็นวงแหวนมีระยะทาง 27 กิโลเมตร มีเป้าหมายเพื่อใช้ทดลอง 6 โครงการ แต่ละโครงการมุ่งศึกษาการชนกันของอนุภาคภายใต้สมมติฐานที่ต่างกัน และอาศัยเทคโนโลยีต่างกัน การก่อสร้างเครื่องเร่งอนุภาคเพื่อใช้ทดลองในแต่ละโครงการจำเป็นต้องอาศัยความสามารถทางด้านวิศวกรรมชั้นสูง ยกตัวอย่าง การทดลองที่เรียกว่า ซีเอ็มเอส (คอมแพค มิวออน โซลินอยด์) จำเป็นต้องใช้ปั้นจั่นขนาดใหญ่เป็นพิเศษซึ่งไปขอยืมจากเบลเยียม สามารถยกอุปกรณ์แต่ละชิ้นที่มีน้ำหนัก 2,000 ตันลงไปในอุโมงค์ ยังไม่รวมถึงการติดตั้งแท่งแม่เหล็กขนาดใหญ่จำนวน 5,000 แท่งสำหรับเร่งอนุภาคให้วิ่งชนด้วยความเร็วสูง
สลายโลก ข้อกังวลจากการทดลอง
ต่อกรณี ‘หลุมดำ’ ที่หลายฝ่ายประเมินว่า อาจเป็นการทำลายล้างมวลมนุษยชาติ ดร.พิเชษฐ บอกว่า สำหรับประเด็น ‘หลุมดำ’ ไม่ใช่ประเด็นหลักของการทดลองในครั้งนี้ แต่เนื่องจากมีหลายคนคิดไปว่าพลังงานของ LHC อาจจะสูงมากพอจนทำให้เกิด ‘หลุมดำ’ ขนาดจิ๋ว และอาจดูดกลืนโลกเข้าไป
เท็จจริงแล้ว ทฤษฏีที่ได้รับการยอมรับและพิสูจน์แล้วในปัจจุบัน เชื่อว่า ระดับพลังงานของ LHC ไม่น่าจะสูงพอให้เกิดหลุมดำได้
อย่างไรก็ตาม ทฤษฏีใหม่ๆ ที่ถูกเสนอขึ้นมาที่เชื่อว่า มีกลไกพิเศษบางอย่างที่อาจจะทำให้เกิดหลุมดำได้ เช่น บางทฤษฏีเสนอว่ามีมิติเสริม (นอกเหนือไปจาก 3 มิติของอวกาศ และ 1 มิติของเวลา) ที่สามารถช่วยให้หลุมดำเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม ทฤษฏีใหม่ๆเหล่านี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ (หากเกิดจริงก็จะเป็นพิสูจน์ไปในตัว) หลุมดำจิ๋วนี้ต่างจากหลุมดำที่เราคุ้นเคย
หลุมดำที่เราคุ้นเคยและนักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่า มีอยู่จริงคือหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลกซี่ มีมวลมหาศาลมากกว่าดวงอาทิตย์ และหากเรายุบดวงอาทิตย์ให้เล็กลงจนเหลือขนาดเท่ากำปั้น ทุกอย่างจะกลายเป็นหลุมดำที่ดูดทุกสิ่งทุกอย่างได้
ดังนั้น หากมี ‘หลุมดำ’ จิ๋วที่เกิดจากการชนของอนุภาค มันก็จะมีขนาดเล็กมาก โดยขนาดเล็กสุดที่เกิดขึ้นได้คือ 10-35 เมตร (หนึ่งในล้านล้านล้านล้านล้านล้านเท่า ของ 1 เมตร) วัตถุต้องอยู่ในระยะประมาณ 10-35 เมตร จากใจกลางหลุมดำจิ๋ว จึงจะโดนดูดเข้าไป นั่นคือ ทุกอย่างต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีกว่าจะดูดโลกเข้าไปได้
“หลุมดำจิ๋วที่เกิดขึ้นไม่น่าจะเสถียรและควรหายไปภายในพริบตา (ต่างจากหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลกซี่) กลไกที่ทำให้หลุมดำจิ๋วสลายตัวคือ การแผ่รังสีของฮอร์กิ้ง (Hawking’s Radiation) ที่ปลดปล่อยพลังงานและอนุภาคออกมาหลุมดำ ซึ่งหากเกิดหลุมดำขนาดจิ๋วจริงก็จะเป็นการพิสูจน์ทฤษฏีของฮอว์กิ้งไปในตัว และจะเป็นครั้งแรกที่เราจะได้ตรวจวัดอนุภาคที่แผ่ออกมาจากหลุมดำ ว่ารังสีคอสมิก (cosmic ray) จากอวกาศมีพลังงานสูงกว่า LHC มากและตกกระทบโลกอยู่ตลอดเวลาหรือไม่” กล่าว
อย่างไรก็ตาม ประเด็นที่น่าจับตาว่า หากมีกลไกที่ทำให้เกิดหลุมดำจิ๋วจริง มันก็ควรเกิดอยู่ตลอดเวลาในชั้นบรรยากาศโลก เนื่องจากการชนของรังสีคอสมิก แสดงว่า หากมันเกิดขึ้นได้ มันก็ไม่เป็นอันตราย
สรุปหลุมดำเกิดขึ้นได้และอันตรายถ้า… 1. มีกลไกพิเศษนอกเหนือไปจากทฤษฏีที่ยอมรับกันในปัจจุบัน ทำให้มันเกิดได้ที่ระดับพลังงานของ LHC
2.ทฤษฏีของฮอว์กิ้งผิด หลุมดำจิ๋วเกิดแล้วไม่สลายตัวไป และสุดท้ายคือ หากมีกลไกที่ช่วยให้หลุมดำเกิดขึ้นในปริมาณมากๆ (ไม่ใช่แค่หลุมเดียว)
ทั้งหมดทั้งปวง จึงทำให้เชื่อว่าอันตรายจาก ‘หลุมดำ’ ฝีมือมนุษย์นั้นไม่มี
Free Download 50000+ Freeware Shareware NOW.
ความรู้ยอดนิยม