“เซิร์น” พบอนุภาคในสถานะควอนตัมใหม่พร้อมกันถึง 5 ตัว

เครื่อง Large Hadron Collider หรือ LHC

          องค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือเซิร์น (CERN) เผยว่าหน่วยทดลอง LHCb ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ LHC ได้ค้นพบอนุภาคในสถานะควอนตัมใหม่ถึง 5 ตัวในคราวเดียวกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์อนุภาคที่หาพบได้ยาก

         อนุภาคที่พบใหม่ทั้ง 5 ตัวนี้ เป็นอนุภาคในสถานะกระตุ้น (excited state) ของอนุภาคแบริออนชื่อโอเมก้า-ซี-ซีโร (Ωc0) ซึ่งทำให้อนุภาคเหล่านี้อยู่ในสถานะที่มีพลังงานสูงกว่าสถานะพื้นโดยทั่วไป

         หน่วยทดลอง LHCb ระบุว่าอนุภาคทั้ง 5 ตัวนี้ได้แก่ Ωc(3000)0, Ωc(3050)0, Ωc(3066)0, Ωc(3090)0 และ Ωc(3119)0 ซึ่งตัวเลขในวงเล็บบ่งบอกถึงพลังงานที่มีหน่วยเป็นเมกะอิเล็กตรอนโวลต์

         นักวิจัยสามารถค้นพบอนุภาคใน 5 สถานะใหม่นี้ได้ โดยใช้การวิเคราะห์เส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค รวมทั้งร่องรอยของพลังงานที่หลงเหลืออยู่ในเครื่องมือตรวจจับ ซึ่งทำให้ทราบว่าอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นในขั้นต้นของกระบวนการสลายตัวเมื่ออนุภาคโอเมก้า-ซี-ซีโร ได้รับพลังงานสูง โดยอนุภาคเหล่านี้จะคงอยู่เพียงชั่วขณะ ก่อนจะสลายตัวต่อไปจนกลายเป็นอนุภาคแบริออนอีกตัวหนึ่งชื่อ "ไซ-ซี-พลัส" (Ξc+)ในที่สุด

           นักวิจัยประจำหน่วยทดลอง LHCb ยังแถลงยืนยันว่า ผลการค้นพบในครั้งนี้มีนัยสำคัญทางสถิติมากพอที่จะแน่ใจได้ว่าการค้นพบอนุภาคในสถานะใหม่นี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ และในขั้นต่อไปจะมีการกำหนดเลขควอนตัมที่บอกถึงคุณสมบัติของอนุภาคเหล่านี้แต่ละตัว และจะแถลงถึงความสำคัญของอนุภาคนี้ในทางทฤษฎีฟิสิกส์ต่อไป ซึ่งเชื่อว่าจะช่วยเพิ่มพูนความเข้าใจเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างควาร์กแต่ละตัวและสถานะมัลติควาร์กให้มากขึ้น ทั้งอาจนำไปสู่การไขความลับของจักรวาล และมิติต่าง ๆ ที่ยังไม่ถูกค้นพบ

          โดยทั่วไปนั้นในการศึกษาฟิสิกส์พลังงานสูงมีเป้าหมายคือการตอบคำถามว่าโลกนี้สร้างจากอะไร มีอะไรเป็นองค์ประกอบมูลฐานทางกายภาพ โดยเครื่อง Large Hadron Collider หรือ LHC ก็เป็นเครื่องมืออย่างหนึ่งที่จะช่วยในการศึกษานี้

LHC คืออะไร?

          LHC เป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่และมีพลังงานสูงที่สุดที่มนุษย์ได้สร้างขึ้นซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 27 กิโลเมตร และอยู่ในใต้ดินลึกลงไป 100 เมตร อยู่ที่พรมแดนสวิซเซอร์แลนด์-ฝรั่งเศส ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในประเทศฝรั่งเศส เครื่องเร่งอนุภาคของ CERN เป็นเครื่องเร่งอนุภาคโปรตอน โดยมีวงเร่งอนุภาค 2 วง ซ้อนกัน

         โดยมันถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในการศึกษาฟิสิกส์ในระดับเล็กกว่านิวเคลียส (subnuclear) โดยเริ่มการทดลองในปี ค.ศ. 2008 จะเป็นการนำโปรตอนพลังงานสูงมาชนกัน เกิดพลังงานในการชนในระดับ 14 เทระโวลต์ (TeV: T = tera = 1,000,000,000,000 = 10¹²) และ ตะกั่ว (Pb) ในพลังงานที่ต่ำกว่าเล็กน้อย ซึ่งเป็นการศึกษาการชนกันของไอออนหนักเชิงสัมพัทธภาพ (relativistic heavy ion collisions) ความเร็วของลำอนุภาคเหล่านี้ สูงเกิน 99.99% ของความเร็วแสง (ความเร็วโปรตอนอยู่ที่ประมาณ 0.999999991c)  

          LHC ตั้งอยู่ที่ CERN (เป็นตัวย่อจากภาษาฝรั่งเศส ซึ่งแปลว่า Center of European Nuclear Research) ในบริเวณชายแดนของสวิตเซอร์แลนด์กับฝรั่งเศส โดย CERN เป็นศูนย์กลางและศูนย์รวมของการวิจัยทางฟิสิกส์ของยุโรป มีการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ มากมายที่ CERN ซึ่งหลายเรื่องได้รับรางวัลโนเบล โดยเครื่อง LHC นี้ เป็นสิ่งจุดประกายให้นักเขียนชาวอเมริกัน แดน บราวน์ (Dan Brown) นำไปเขียนนวนิยายเรื่อง Angels and Demons โด่งดังไปทั่วโลก LHC เป็นการทดลองในขนาดใหญ่ และมีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งส่วนใหญ่มาจากแม่เหล็กจำนวนมาก ที่ใช้ในการปรับทิศทางอนุภาคให้เคลื่อนไปในเส้นทางที่ต้องการ การที่ LHC ถูกสร้างขึ้นได้นั้นเป็นวิศวกรรมที่น่าทึ่งที่สุดอย่างหนึ่งของมนุษยชาติ และเป็นการแสดงถึงความร่วมมือกันของนานาชาติอันยิ่งใหญ่มาก

ที่มา:http://www.bbc.com/thai/international-39314946?ocid=socialflow_facebook#orb-banner

       http://guru.sanook.com/6094/
        http://www.vcharkarn.com/varticle/59622