CERN อาจพบอนุภาคใหม่นอก Standard model
เหล่านักวิทยาศาสตร์ที่เครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider (LHC) ในประเทศสวิซเซอร์แลนด์ เครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก ได้รายงานว่าเครื่องเร่งอนุภาคอาจสร้างอนุภาคชนิดใหม่ขึ้นมาที่ไม่อยู่ในทฤษฎีด้านฟิสิกส์อนุภาคที่ได้ค่อนข้างได้รับการยอมรับอย่าง Standard model ผลการค้นพบเกิดจากข้อมูลที่ได้รวบรวมจากเดือนเมษายนถึงพฤศจิกายน 2558 หลังจากที่เครื่องเร่งอนุภาคได้เพิ่มพลังงานในการพุ่งชนเกือบของสองเท่าจากครั้งก่อน แต่ผลครั้งนี้ก็ยังไม่เป็นที่แน่ใจนักว่าพบอนุภาคใหม่จริงๆหรืออาจจะเป็นความบังเอิญด้านสถิติ อย่างไรก็ตามการค้นพบครั้งนี้ได้ทำให้เกิดการนำเสนอเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคนี้อย่างน้อย 10 เปเปอร์ในหนึ่งวัน (ตรวจสอบล่าสุด 41 เปเปอร์ในสองวัน)
“นี่เป็นสิ่งที่เรารอคอยมาเป็นเวลานาน” กล่าวโดย Adam Falkowski นักฟิสิกส์ จากสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎี (Institute of Theoretical Physics) มหาวิทยาลัยวอร์ซอ ประเทศโปแลนด์ และเป็นสมาชิกของ CERN Theory Group “แน่นอนว่าเราตระหนักถึงว่าอาจเป็นแค่ความบังเอิญ แต่สำหรับคนรุ่นผมนี่เป็นครั้งแรกที่มีที่มีสัญญาณที่เชื่อถือได้จากฟิสิกส์นอกเหนือจาก Standard model ดังนั้นมันน่าตื่นเต้นอย่างมาก” แต่อย่างไรก็ตามยังมีเสียงจากนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่นกล่าวเตือนทำนองว่า “การกล่าวอ้างถึงการค้นพบที่ยิ่งใหญ่จำเป็นต้องมีหลักฐานที่ยิ่งใหญ่ แต่ครั้งนี้ไม่ใช่” กล่าวโดย Peter Parker เอ้ยไม่ใช่ Peter Woit นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) สหรัฐอเมริกา
อนุภาคใน Standard Model
อย่างไรก็ตาม ถ้า LHC ได้พบอนุภาคใหม่จริง คำถามสำคัญที่จะตามมาคือ มันคืออนุภาคอะไร จากข้อมูลจาก LHC อนุภาคมีน้ำหนักประมาณ 750 พันล้านอิเล็กตรอนโวลท์ (GeV) หรือประมาณ 750 เท่าของมวลโปรตอน และมันน่าจะอยู่ในกลุ่มโบซอน(Bosons) หมายความว่าสปิน (Spin) ของมันมีค่าเป็นจำนวนเต็ม นักทฤษฎีบางคนกล่าวว่าอนุภาคใหม่นี้ดูเหมือนว่าจะคล้ายกับ Higgs boson แต่มีน้้ำหนักมากกว่า หรืออาจะเป็นบางสิ่งที่เรียกว่าอนุภาคประตู (portal particle) ที่นำไปสู่การเข้าถึงสสารมืด เพราะว่าอนุภาคนี้สลายแทบจะในทันที แต่ไม่นับว่าเป็นอนุภาคที่มองไม่เห็นที่มีแพร่หลายในอวกาศ แต่มันอาจจะเป็นผู้ส่งข่าวสาร (messenger) ที่ใช้ในการสื่อสารกับอนุภาคสสารมืด สมมติฐานอีกอย่างหนึ่งที่เป็นไปได้ก็คือ มันอาจเป็นกราวิตอน (Graviton) อนุภาคสื่อนำแรงของแรงโน้มถ่วง
“มีรายชื่อของสิ่งเป็นไปได้หลายอนุภาคที่อยู่นอกเหนือจากอนุภาคที่เรารู้แล้วว่ามีในจักรวาล” กล่าวโดย Jim Olsen นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (Princeton University) สหรัฐอเมริกา”ก่อนหน้านี้ไม่มีเปเปอร์ที่คาดการณ์ว่าเราจะเจออนุภาคนี้” นักวิทยาศาสตร์หลายคนหวังให้ LHC พิสูจน์ทฤษฎีที่เรียกว่า สมมาตรยิ่งยวด หรือ supersymmetry ซึ่งพยากรณ์ว่าจะมีอนุภาคคู่หู่ (Partner) กับอนุภาคที่เรารู้อยู่แล้ว อย่างไรก็ตามอนุภาคที่ 750 GeV นี้อาจจะไม่ใช่อนุภาคคู่หูที่ว่า “แม้ว่าถ้าสัญญาณนี้จะใช่ แต่มันยังไม่สามารถบอกได้ง่ายๆว่ามันเป็นอนุภาคคู่หูหรือไม่” กล่าวโดย Peter Graham นักทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยสแตนด์ฟอร์ด (Stanford University) สหรัฐอเมริกา
ห้องทดลองสองแห่งใน LHC คือ ATLAS และ CMS ซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลแยกกันจากชุดข้อมูลที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ได้เห็นสัญญาณที่เกือบจะเหมือนๆกัน “แต่อย่างไรก็ตามถ้าคุณดูในหลายที่ มันก็ยังมีโอกาศที่จะเกิดความผันผวนในอย่างน้อยสักที่หนึ่ง” กล่าวโดย Ken Bloom จากมหาวิทยาลัยเนบราสกา-ลินคอล์น (University of Nebraska-Lincoln) สหรัฐอเมริกาและเป็นสมาชิกของทีม CMS “การเดาส่วนตัวของผมคือมันมันอาจจะเป็นแค่ความผันผวน เราเห็นสิ่งที่มีนัยสำคัญต่ำอย่างนี้ได้ตลอดเวลา” และยังกล่าวต่อไปว่าอนุภาคที่ว่านี้ควรจะปรากฎในการทดลองครั้งก่อนที่พลังงานต่ำกว่านี้ ถึงแม้ว่าจะทดลองที่พลังงานต่ำแต่มันก็เพียงพอที่จะสร้างอนุภาคในพิสัยของมวล 750-GeV ได้ แต่นักวิจัยก็เห็นร่องรอยแค่เล็กน้อยมากๆ
สัญญาณที่ ATLAS เห็นคืออนุภาค 10 อนุภาคเกินจากที่คาดจากพื้นหลังหรือเกินจากใน Standard model หลังจากที่ได้ทำการชนกันของโปรตอนประมาณพันล้านอนุภาค ขณะที่ CMS เห็นแค่ 3 อนุภาค แม้จะต่างกันไม่เยอะมาก แต่การทดลองมีความอ่อนไหว ต้องมีการพยากรณ์ที่แม่นยำถึงจำนวนอนุภาคสำหรับที่น้ำหนักใดๆที่คาดว่าจะเห็น นั่นถึงจะเรียกว่าผลการทดลองมีนัยสำคัญทางสถิติ ครั้งนี้ยังไม่ใช่การค้นพบ แต่เป็นการค้นพบที่อาจเป็นได้ (potential discovery) Olsen กล่าว
นักวิทยาศาสตร์ที่ใจร้อนจะไม่รอคอยนานในการเรียนรู้ความจริง ข้อมูลจาก LHC ในปีหน้าจะยืนยันหรือพิสูจน์ว่าผิดถึงอนุภาคที่เป็นไปได้นี้ในที่สุุด “ผมหวังว่าจะเจอสิ่งที่น่าสนใจในอนาคต Bloom กล่าว
ที่มา Scientific America
ติดตามเพจ https://www.facebook.com/punpunsara/
Punpunsara.com - ปันปันสาระ 