หลังจากอ่านโครงการฮาดรอน คอไลเดอร์ และพบตัวเองกำลังชมวิดีทัศน์ เรื่องต่างๆเกี่ยวกับ หลุมดำ และ ฮาดรอน คอไลเดอร์

เดี๋ยวก่อนครับ บันทึกนี้ไม่ใช่ฐานะผู้เชี่ยวชาญ แต่บังเอิญไปๆมาๆ หลังจากอ่านโครงการฮาดรอน คอไลเดอร์ และพบตัวเองกำลังชมวิดีทัศน์ เรื่องต่างๆเกี่ยวกับ หลุมดำ และ ฮาดรอน คอไลเดอร์ ก็เลยเก็บมาด้วย สนใจก็ชมด้วยกันเลยครับ (...ถ้าท่านผู้เชี่ยวชาญเรื่องนี้ แวะมากรุณาแนะนำด้วยครับ)

ฮาดรอน (hadron) หมายถึงอนุภาคที่อยู่ในอะตอม (subatomic particles) ก็คือ โปรตอน และนิวตรอน ซึ่งประกอบขึ้นมาจาก ควาค (quark) ซึ่งเป็นอนุภาคย่อยมารวมกัน 3 ควาค แต่ละควาคมีแรงต่อกันสี่แบบ (รายละเอียดมากขึ้น คลิกที่ link)

ดังนั้น LHC หรือ ฮาดรอน คอไลเดอร์ อย่างง่ายๆ คือ เครื่องมือ ที่สร้างขึ้นเพื่อศึกษาการชนกันของ ฮาดรอน (และต่อไปจะศึกษาการชนกันของอะตอมอื่นด้วย เช่น ตะกั่ว (Pb))


ชมวิดีทัศน์ แนะนำ Large Hadron Collider (LHC)

แนะนำ เครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก (เริ่มแนวคิดของ LHC มีมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980) เป็นท่อฝังใต้ดินระหว่างชายแดนประเทศฝรั่งเศสและสวิทเซอร์แลนด์ ท่อมีความยาวถึง 27 กิโลเมตร เป็นโครงการที่ใช้ค่าใช้จ่ายถึง 8 พันๆล้านเหรียญสหรัฐ อนุภาคจะถูกเร่งจากสองทิศทางมาชนกัน เพื่อศึกษาทฤษฎีทาง particle physics ซึ่งมีกำหนดจะปล่อยลำอนุภาค (ในท่อนี้ จะวิ่งไวเกือบเท่าแสง) มาชน ให้วิ่งไปให้ตลอดท่อคอไลเดอร์ในวัน พุธที่ 10 กันยายน 2551 (วันพรุ่งนี้  เป็นครั้งแรกที่เขียนบันทึกก่อนเหตุการณ์ ) และจะให้โปรตอนชนกันด้วยพลังงานสูง หลังจากการเปิดอย่างเป็นทางการ ในวันอังคารที่ 21 ตุลาคม 2551 รอชมผลนะครับ

 


แนะนำ โดยใช้เพลงแร็พ อธิบาย

 

แนะนำ จากมุมมองวิศวกร

 

แนะนำ  อธิบายโดย ดร. ค็อคซ์ (Dr. Brian Cox) พร้อมกับนักวิชาการอื่นๆ

ยังมีวิดีทัศน์ บรรยายแนะนำ ดร. ค็อคซ์ เพิ่มเติมในตอนท้าย คลิกเพื่อไปชม


การชนกัน แสดงด้วยภาพเคลื่อนไหว
การชนกันนี้จะทำให้เกิด หลุมดำ ขนาดเล็ก แล้วสลายไปทันที
ตรงกลางสีดำ คือส่วนที่ตรวจหา
 (ประกอบด้วย pixel detector, semiconductor tracker, and transition radiation tracker)

 

ภาพเคลื่อนไหว ซูมรายละเอียดของส่วนตรวจหา



เนื่องจาก การชนกันจะเกิดหลุมดำเล็กๆ ก็เลยเกิดวิดีทัศน์เกี่ยวกับความวิตก จะเกิดหลุมและโลกทั้งโลกถูกดูดเข้าไป เช่น

1. เกิดหลุมดำ (เริ่มที่ CERN)


2....

หลุมดำคืออะไร (ทบทวน)
ดาวขนาดใหญ่กว่าพระอาทิตย์ตั้งแต่ 3 เท่าขึ้นไป เมื่อมาถึงจุดที่ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมด ส่วนแกนกลางจะเปลี่ยนไปเป็นหลุมดำ ส่วนขอบเขตของหลุมเรียกว่า event horizon ซึ่งมีรัศมีเปลี่ยนตามสัดส่วนของมวล สำหรับหลุมดำที่มีมวลประมาณพระอาทิตย์ 10 ดวงในขณะที่ยังไม่หมุน จะมีรัศมีเพียง 30 กิโลเมตร อะไรก็ตามที่ผ่านพ้นส่วนของ event horizon จะถูกบีบแตกขณะที่ถูกดูดลึกเข้าไปตามแรงโน้มถ่วงของหลุม

มี 3 ชนิด
1. Stellar Black holes มีขนาด 5-100 เท่าพระอาทิตย์ เกิดหลังจากดาวขนาดใหญ่ดับ
2. Mid-mass เป็นชนิดที่พบใหม่ ขนาด 500-1000 เท่าพระอาทิตย์
3. Supermassive จะมีขนาดมวลเป็นล้านเท่าของพระอาทิตย์

วิดีทัศน์จะอธิบายด้วยว่า เนื่องจากแสงไม่สามารถเล็ดลอดออกได้จึงมองไม่เห็นหลุมโดยตรงแล้วจะสังเกตอย่างไร



หลุมดำ
ภาพเคลื่อนไหว จากตำแหน่งด้านนอกเคลื่อนเข้ากลางกาแล็กซี่ เมื่อผ่านดวงดาวที่อยู่รอบนอก ก็จะเริ่มเห็น หลุมดำชนิดที่มีมวลมากยิ่งยวด (supermassive black hole จะมีขนาดมวลเป็นล้านเท่าของพระอาทิตย์ ) ส่วนที่เป็นสีแดงและเหลือง คือก๊าซร้อนที่เป็นพลังงานให้หลุมดำ พลังงานที่เกิดขึ้นจะไหลจากหลุมดำผ่านอนุภาคพลังงานสูง (สีขาว ที่พ่นออกมาในภาพ)

สำหรับผู้สนใจ
หนังสือแปลเรื่อง ประวัติย่อของเวลา โดย นิพนธ์ ทรายเพชร นายกสมาคมดาราศาสตร์แห่งประเทศไทย (ของผม ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 1, 2534 น่าจะมีใหม่กว่านี้ ลองหาดูครับ)

ทัศนะส่วนตัว: จากข้อมูลจะเห็นว่า หลุมดำในอวกาศ ได้พลังงานจากมวลมหาศาล (ขนาดใหญ่กว่าพระอาทิตย์หลายดวง) ในการทดลองนี้ หลุมดำเกิดขึ้นต้องเล็กเนื่องจากเกิดในสเกลที่มวลน้อยมาก จึงไม่น่าเกิดในลักษณะที่หลายคนเป็นห่วง

อ้างอิงและข้อมูลมากขึ้นคลิก ที่นี่

เพิ่ม link ไปที่เว็บไซต์หลักของ ฮาดรอน คอไลเดอร์ ขององค์การของยุโรปสำหรับการวิจัยนิวเคลียร์ (CERN, The European Organization for Nuclear Research) ที่จัดเป็นห้องปฏิบัติการด้านฟิสิกส์อนุภาค (particle physics) ที่ใหญ่ที่สุดของโลก

 

คำว่า ควาค ในหนังสือประวัติย่อของเวลา เขียนมี "ร์" เป็น ควาร์ค

รายละเอียดและ แก้ไขเพิ่มเติม ไว้มาอีกครั้งครับ

เพิ่ม 11 ก.ย.51
ภาพเคลื่อนไหว แสดงเครื่องตรวจ (ทั้ง 4 ตำแหน่ง) ของ LHC โดย mscbn  (คลิกที่นี่ เพื่อไปที่ link)

เมื่อไปที่เว็บไซต์ ด้านล่างขวามือจะมีเลขภาพให้เลือก

ภาพที่ 1 ข้อมูลของ LHC เช่น จำนวนปีที่สร้าง ค่าใช้จ่าย พลังงานที่ใช้ ผู้ร่วมในโครงการ คลิก ที่ next เพื่อไปภาพต่อๆไป (หรือคลิกที่เลขภาพ)
ภาพที่ 2 เครื่องตรวจ LHCb (หาสสารและปฏิสสาร)
ภาพที่ 3 เครื่องตรวจ CMS (หาอนุภาค Muon)
ภาพที่ 4 เครื่องตรวจหา ALICE (หาอนุภาค Gluon)
ภาพที่ 5 เครื่องตรวจหา ATLAS (หาอนุภาคที่เรียก Higgs boson,มิติ,อนุภาคสสารมืด)
ภาพที่ 6 แสดงส่วนต่างๆ ตรวจหาอนุภาคและเส้นทางของมัน ต่างๆกัน คลิกที่ชื่อของอนุภาค เช่น Muon, Electron, etc

ภาพการ์ตูน แรงและอนุภาคต่างๆในอะตอม     ข้อมูลรายละเอียด คลิกที่นี่   (จากบทความเรื่อง มิติที่ 11: the 11th dimension, New Scientist, 1997)

ชม ความสำเร็จของผลการทดลอง ยิงลำโปรตอน (beam) ครั้งแรก ที่ LHC

เมื่อว้นพุธที่ 10 กันยายน 2551 ที่ห้องควบคุม เครื่องตรวจจับ ATLAS เครื่องตรวจตรวจพบพลังงานจำนวนมากมาย (ในวินาทีที่ มีเสียงร้อง ฮู้ๆ และปรบมือกัน) ทุกคนต่างมีความสุขกับงานที่สำเร็จราบรื่น (วิดีทัศน์นี้ค่อนข้างใหม่ เพราะในขณะที่เอามานั้น เพิ่งปรากฏในอินเตอร์เน็ตเพียง 15 ชั่วโมง และมีผู้เปิดชมเพียง 235 ครั้ง)

 

ถ้าสนใจติดตามข้อมูลเรื่องนี้ ควรติดตาม blog นี้ด้วย ชื่อว่า US/ LHC BLOGS (http://blogs.uslhc.us) เฉพาะด้านมากๆ คลิก

 

วิดีทัศน์ ภาพของลำโปรตอน ที่แสดงการวิ่งไปตามท่อ โดยไม่ชนท่อหรือเครื่องตรวจเลย(เพิ่ม 12 ก.ย.51)

 

เพิ่มเติม วิดีทัศน์บรรยายแนะนำโดย ดร. ค็อคซ์ (เพิ่ม 12 ก.ย.08)
เดือนกุมภาพันธ์ 2551 ดร.ค็อคซ์ ได้บรรยายเกี่ยวกับ LHC ที่ มอนทอรี แคลิฟอร์เนีย ครอบคลุมเรื่อง ขนาด จำนวนนักฟิสิกส์และวิศวกร จำนวนประเทศที่ร่วมโครงการ จำนวนระยะเวลาสร้าง ความเร็วของลำโปรตอนภายหลังการเร่ง  จำนวนรอบที่วิ่งต่อวินาที การทำให้โปรตอนจากสองทิศทางชนกัน(เกิดบิ๊กแบง)ที่เครื่องตรวจ ชมขนาดของเครื่องตรวจ ATLAS เมื่อเทียบกับขนาดของคนยุโรปทั่วไป โครงสร้างขณะที่กำลังก่อสร้างเมื่อปีที่แล้ว ซึ่งชิ้นสุดท้ายสร้างเสร็จในวันที่เขาพูด โครงสร้างของเครื่องตรวจที่ออกแบบให้จำลองสภาวะภายในให้ใกล้เคียงภาวะในขณะที่เริ่มเกิดจักรวาล เขาเน้นว่า เป้าหมายของฟิสิกส์อนุภาค คือการทำความเข้าใจว่า สิ่งทุกๆสิ่งประกอบขึ้นด้วยอะไรบ้าง และมันอยู่รวมด้วยกันในลักษณะนั้นๆ ได้อย่างไร จากนั้นพูดถึงอนุภาคพื้นฐานของสิ่งของ ซึ่งประกอบด้วย 12 ชนิดของอนุภาค (ควาร์ค, เล็พตัน) และแรงพื้นฐานอีก 4 ชนิดที่ช่วยจับยึดอนุภาค แบบจำลองมาตรฐาน สมการคณิตศาสตร์ที่ใช้คำนวณทุกๆสิ่ง ซึ่งพบว่าสมการจะเป็นจริง จะต้องมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งซึ่งยังไม่ค้นพบ เรียกว่าอนุภาคฮิกส์ (Higgs particle) และเป็นอนุภาคที่ LHC มุ่งที่จะค้นหา นอกจากนี้ยังเกริ่นเรื่องของ สสารมืด พลังงานมืด อนุภาค SUSY (supersymmetry) พร้อมกับ ขมวดปิดท้ายด้วย เรื่องของบิ๊กแบง (Big bang) ที่ตั้งแต่เกิดขึ้นก็ขยายตัวมาเรื่อยๆ (จากรูปแบบง่ายๆ ก็มีความซับซ้อนมากขึ้นๆ จากอะตอมเบาๆก็มีอะตอมหนัก ดูรูปประวัติของจักรวาลข้างล่าง) จนปัจจุบันเป็นเวลาประมาณ 13.7 พันล้านปี และจะยังคงขยายตัวต่อไป ในระหว่างนี้ก็เกิดมีสิ่งต่างๆเกิดขึ้นมากมาย ..... เชิญชมวิดีทัศน์ข้างล่าง

ประวัติของจักรวาล

 

ชมวิดีทัศน์ เรื่องนิวทริโน (Nutrino) อนุภาคพื้นฐานอันดับแปด (เพิ่ม 15 ก.ย.51)

   เรื่องจะอธิบายองค์ประกอบของอะตอม โดยใช้ฮีเลียมในลูกโป่งเป็นตัวอย่าง อะตอมของก๊าซฮีเลียมประกอบด้วย 2 โปรตอนและ 2 นิวตรอนอยู่ในนิวเคลียส และมี 2 อิเล็กตรอนวิ่งรอบ จะแสดงองค์ประกอบอนุภาคย่อย"ควาร์ค" จำนวน 3 อนุภาคจับกันด้วยอนุภาคที่ไม่มีมวลเรียกกูลออน (gluon) วิ่งไปมาภายในโปรตอนและนิวตรอน ชนิดที่แตกต่างกันของควาร์คทำให้โปรตอนมีประจุ ส่วนนิวตรอนไม่มี สำหรับนิวเคลียสที่ไม่เสถียรเช่น ยูเรเนียม-92 นิวตรอนจะหลุดออกมา แล้วแตกตัวเป็นโปรตอน+อิเล็กตรอน+นิวทริโน (ทั้งนิวทริโน และอิเล็กตรอนจัดรวมเป็น เล็พตัน)

 

วิดีทัศน์ต่อไปนี้ แสดงอนุภาค ควาร์คและอิเล็กตรอน ได้มวลมาจากการที่มีอัตรกริยา (interact) กับ higgs particles (เพิ่ม 15 ก.ย.51)