CERN อาจพบอนุภาคใหม่นอก Standard model

Posted on Updated on

650px-CMS_Higgs-event
ภาพโดย CERN / CC BY-SA 4.0

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

Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg
ภาพจาาก Wikimedia / CC BY-SA 3.0

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/

Advertisements

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

w

Connecting to %s