Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow “เฟอร์มิแล็บ" พบร่องรอยไขปริศนาทำไม "สสาร" มากกว่า "ปฏิสสาร"
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
“เฟอร์มิแล็บ" พบร่องรอยไขปริศนาทำไม "สสาร" มากกว่า "ปฏิสสาร" PDF พิมพ์

โดย ASTVผู้จัดการออนไลน์ 21 มิถุนายน 2553

ภาพการวิเคราะห์ผลการทดลองของห้องปฏิบัติเฟอร์มิแล็บ แสดงให้เห็นผลที่แตกต่างไปจากทฤษฎี (ไซน์เดลี/ DZ


     เป็นคำถามหลักแห่งศตวรรษที่ 21 ซึ่งคาใจนักฟิสิกส์อนุภาคว่า เหตุใดในจักรวาล "สสาร" จึงปรากฏมากกว่า "ปฏิสสาร" และล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ "เฟอร์มิแล็บ" ของสหรัฐฯ ได้พบร่องรอยที่อาจจะนำไปสู่การไขปัญหาดังกล่าว
       
       นักวิทยาศาสตร์จากหน่วยความร่วมมือเครื่องเร่งอนุภาค "ดีซีโร" (Dzero) ของห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคเฟอร์มิแห่งสหรัฐฯ (Fermi National Accelerator Laboratory) หรือ "เฟอร์มิแล็บ" (FermiLab) กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ประกาศว่า พวกเขาได้พบหลักฐานสำคัญของการไม่เป็นไปตามกฎความสมมาตรระหว่าง "สสาร" (matter) และ "ปฏิสสาร" (antimatter) จากพฤติกรรมของอนุภาคที่มี "บัตทอมควาร์ก" (bottom quark) ซึ่งอยู่นอกเหนือการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ในฟิสิกส์อนุภาค
       
       ผลการทดลองซึ่งเกิดจากความร่วมมือของทีมนักฟิสิกส์นานาชาติร่วม 500 คนนี้ ไซน์เดลีระบุว่าได้แสดงให้เห็นถึง 1% ที่แตกต่างระหว่างการผลิตคู่มิวออน (muon) และคู่แอนตีมิวออน (antimuon) ซึ่งสลายตัวจาก "บีเมซอน" (B meson) ที่ผลิตขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอน (Tevatron) ของเฟอร์มิแล็บ และพวกเขาได้รายงานผลการค้นพบลงวารสารฟิสิคัลรีวิวดี (Physical Review D)
       
       การปกคลุมไปด้วยสสารดังที่เราเห็นอยู่ในจักรวาลนั้นมีความเป็นไปได้ทางเดียวคือมีความแตกต่างระหว่างพฤติกรรมของอนุภาคและปฏิอนุภาค แต่ถึงแม้นักฟิสิกส์ได้ศึกษาความแตกต่างซึ่งเรียกว่า "การละเมิดกฎความสมมาตรซีพี" (CP violation) ในพฤติกรรมของอนุภาคมาหลายทศวรรษ แต่การรู้ถึงความแตกต่างเหล่านั้นยังน้อยเกินกว่าที่จะอธิบายการมีอยู่ของสสารมากกว่าปฏิสสารอยู่ดี และยังน้อยเกินกว่าที่สอดคล้องกับแบบจำลองมาตรฐานด้วย
       
       ด้วยวิธีการพิเศษจากการใช้เครื่องตรวจวัดที่มีความแม่นยำและวิธีการวิเคราะห์แบบใหม่ที่พัฒนาขึ้น จึงได้ผลที่แตกต่างออกไป และหากทุกอย่างได้รับการยืนยัน สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ดีซีโรเห็นนั้น จะอธิบายความเข้าใจอีกขั้นของการมีสสารอยู่มากกว่าปฏิสสาร โดยการพุ่งเป้าไปยังปรากฏการณ์ฟิสิกส์ใหม่ ซึ่งอยู่นอกเหนือจากสิ่งที่รับรู้ในทุกวันนี้
       
       “ผลใหม่ที่น่าตื่นเต้นนี้ได้ให้หลักฐานที่เบี่ยงเบนไปจากทฤษฎีปัจจุบันในเรื่องการสลายตัวของบีเมซอน และได้รับการยอมรับว่าเป็นการบอกใบ้ใหม่" ดีมิทรี เดนิซอฟ (Dmitri Denisov) โฆษกร่วมประจำการทดลองของทีมดีซโร
       
       ทั้งนี้ ดีซีโรเป็น 1 ใน 2 เครื่องเร่งอนุภาคของเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอน ที่ประกอบด้วย ดีซีโรและ ซีดีเอฟ (CDF) ซึ่งเมื่อปีที่ผ่านมา ไซน์เดลีระบุว่าเครื่องเร่งอนุภาคทั้งสองของเทวาตรอนนี้ได้เห็นผลการทดลองคล้ายๆ กันนี้ ในการศึกษาอนุภาคที่เกิดจากบัตทอมควาร์ก และสแตรงจ์ควาร์ก (strange quark)
       
       สำหรับธรรมชาติของสสารและปฏิสสารนั้น เมื่อทั้งคู่ชนกันที่ระดับพลังงานสูงๆ จะเปลี่ยนสู่พลังงานจำนวนหนึ่งพร้อมๆ กับผลิตอนุภาคและปฏิอนุภาคตัวใหม่ออกมาด้วย และที่เฟอร์มิแล็บนั้นนักวิทยาศาตร์ได้เห็นการชนกันของโปรตอนและแอนตีโปรตอนวันละหลายล้านครั้ง และกระบวนการดังกล่าวคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเอกภพกำเนิดขึ้นมาก
       
       ตามที่น่าจะเป็นแล้วจากกระบวนการดังกล่าวควรจะได้จักรวาลที่มีสสารและปฏิสสารเท่าๆ กัน แต่ปรากฏว่าโลกรอบตัวเรากลับสร้างขึ้นด้วยสสาร ส่วนปฏิสสารกลับสร้างขึ้นได้จากเครื่องเร่งอนุภาค ปฏิกิริยานิวเคลียร์ หรือเกิดจากรังสีคอสมิคเท่านั้น และ “เกิดอะไรขึ้นกับปฏิสสาร?” ก็เป็นหนึ่งในคำถามสำคัญของวงการฟิสิกส์อนุภาค ประจำศตวรรษที่ 21 นี้
       
       ทีมนักฟิสิกส์ดีซีโรได้พยายามออกแบบการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อเลี่ยงความลำเอียงต่อสิ่งที่พวกเขาเห็น ซึ่งทางเดียวที่จะพิสูจน์ว่าเครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์นั้นถูกต้องคือทีมนักฟิสิกส์ดีซีโรต้องดูชุดข้อมูลทั้งหมด ซึ่งเป็นการพิสูจน์ที่ใช้เวลาอันยาวนาน และเพื่อป้องข้อมูลไม่ให้ได้รับผลกระทบจากเครื่องมือระหว่างเก็บรวบรวมข้อมูล ทีมทดลองจึงต้องกลับขั้วสนามแม่เหล็กของเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ทดลอง
       
       “เราหลายคนรู้สึกขนลุกเลยทีเดียวเมื่อได้เห็นผลการทดลอง เรารู้เลยว่าได้เห็นบางอย่างที่นอกเหนือไปจากสิ่งที่เราเห็นมาก่อน และอยู่นอกเหนือสิ่งที่ทฤษฎีในปัจจุบันได้อธิบาย" สเตฟาน โซล์ดเนอร์-เรมโบล์ด (Stefan Soldner-Rembold) โฆษกร่วมอีกคนของดีซีโรกล่าว
       
       อย่างไรก็ดีความแม่นยำในการวัดของทีมดีซีโรยังมีข้อจำกัดในข้อมูลบันทึกการชนกันของอนุภาคซึ่งทำได้เท่าที่มีการทดลอง ดังนั้น ทั้งเครื่องเร่งอนุภาคซีดีเอฟและดีซีโรยังคงเก็บรวบรวมข้อมูล และวิเคราะห์โดยละเอียดเพื่อแก้ปัญหานี้ และแก้ปัญหาพื้นฐานอื่นๆ อีกหลายคำถาม
       
       “เครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอนเดินเครื่องได้อย่างดีเยี่ยม ให้ข้อมูลแก่นักวิทยาศาสตร์เฟอร์มิแล็บจากการชนอนุภาคที่มีพลังงานสูงแบบที่ไม่เคยคาดมาก่อน เพื่อให้พวกเขาพิสูจน์ความลับลึกสุดของธรรมชาติ ผลทดลองที่น่าสนใจนี้เน้นย้ำความสำคัญและศักยภาพทางวิทยาศาสตร์ของโครงการเทวาตรอน" เดนนิส โควาร์ (Dennis Kovar) ผู้ช่วยผู้อำนวยการฟิสิกส์พลังงานสูงจากสำนักงานวิทยาศาสตร์ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ กล่าว
       
       ผลจากการทดลองที่นำมาสู่การค้นพบร่องรอยที่จะไขปริศนาว่าเหตุใดสสารจึงมากกว่าปฏิสสารนี้ เป็นผลมาจากการเก็บข้อมูลในการทดลองของเครื่องเร่งอนุภาคดีซีโรนานถึง 8 ปี ที่สอดคล้องกับการเร่งโปรตอนให้ชนแอนตีโปรตอนหลายล้านล้านครั้งโดยเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอน
       
       ขณะที่เครื่องเร่งอนุภาคสัญชาติสหรัฐฯ ดูเหมือนจะนำหน้าในการค้นพบทางฟิสิกส์อนุภาค เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) เครื่องเร่งอเนุภาคขนาดใหญ่ที่สุดในโลกขณะนี้ ก็มีเค้าลางที่จะค้นอนุภาคใหม่ โดยคาดว่าจะพบอนุภาคโบซอน (boson) 2 ชนิดที่ในทางทฤษฎีทำนายว่ามีอยู่ ซึ่งบีบีซีนิวส์รายงานว่านับแต่เดินเครื่องเร่งอนุภาคชนกันครั้งแรกเมื่อ พ.ย.2009 มีอนุภาคชนกันแล้วกว่า 500 ล้านครั้ง
       
       อนุภาคแรกๆ ที่เครื่องเร่งอนุภาคยักษ์ของเซิร์น (CERN) ได้ค้นพบคือ อนุภาคดับเบิลยูไพรม์โบซอน (W prime boson) และอนุภาคแซดไพรม์โบซอน (Z prime boson) ซึ่งเป็นรูปที่หนักขึ้นของอนุภาคดับเบิลยูโบซอน (W boson) และแซดโบซอน (Z boson) ซึ่งตอบสนองต่อแรงอันตรกริยานิวเคลียร์อย่างอ่อน (weak interaction) หนึ่งใน 4 แรงพื้นฐาน ที่ยังประกอบด้วยแรงโน้มถ่วง แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
       
       เซิร์นค้นพบอนุภาคดับเบิลยูโบซอนและแซดโบซอนตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 จากเครื่องอนุภาคพลังงาน 100 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) ทั้งนี้นักฟิสิกส์อนุภาคต้องการเพิ่มกำลังให้เครื่องเร่งอนุภาคสูงขึ้น เพื่อตรวจวัดอนุภาคที่มีมวลมากขึ้น ดังนั้นจงได้สร้างเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีที่มีกำลังมากกว่าเครื่องเร่อนุภาคใดๆ ก่อนนั้นนี้
       
       หากทุกอย่างไปได้สวย ดร.โทนี วีดเบิร์ก (Dr. Tony Weidberg) นักฟิสิกส์อนุภาคจากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด (University of Oxford) สหราชอาณาจักร ซึ่งปฏิบัติงานอยู่ในส่วนของเครื่องตรวจวัดอนุภาคแอตลาส (Atlas) ของแอลเอชซีกล่าวว่า เครื่องตรวจวัดอนุภาคน่าจะไวต่อการตรวจอนุภาคที่ระดับพลังงาน 1,000 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ได้ในอีก 2-3 เดือนข้างหน้า
       
       สำหรับแอตลาสนั้นได้ตรวจวัดการปรากฏของอนุภาคดับเบิลยูโบซอนที่มีมวลต่ำจากสิ่งที่สลายตัวในการชนกันภายในเครื่องตรวจวัดอนุภาค ซึ่งแม้ว่าอนุภาคนี้จะเป็นที่รู้จักของนักฟิสิกส์อยู่แล้ว แต่การจำแนกอนุภาคซึ่งเป็นที่รู้จักอยู่แล้วนั้นมีความสำคัญต่อการปรับเทียบเครื่องตรวจวัดอนุภาคอย่างเครื่องตรวจวัดอนุภาคแอตลาส


Views: 771

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 24 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9988055  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!