โครงการ LHC - 01 : เกริ่นนำ

บันทึกนี้เป็นส่วนหนึ่งของบทความที่จะนำลงในนิตยสารวิทยาศาสตร์ โปรดติดต่อผู้เขียน หากต้องการนำไปเผยแพร่ในที่อื่นด้วยครับ ^__^

 

 

ผมได้รับคำถามมากมายทั้งจากคนรอบข้างและสื่อสารมวลชน
เกี่ยวกับโครงการ LHC (Large Hadron Collider) ที่ เซิร์น (CERN) กำลังดำเนินการอยู่ในขณะนี้

ดูสิขนาด Google ก็ยังเอากับเขาด้วยเลย!

 

จุดประสงค์หลักของโครงการนี้คืออะไร?

พูดแบบชาวบ้านที่สุด ก็คือ นักฟิสิกส์ต้องการรู้ว่า บ้านหลังใหญ่ของเรา คือ เอกภพ นี้ประกอบขึ้นด้วยอะไร?

แต่ถ้าพูดให้จำเพาะในทางเทคนิคก็คือ นักฟิสิกส์ต้องการตรวจสอบ แบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model)  ในสาขาฟิสิกส์ของอนุภาค (particle physics) ว่าเป็นจริงหรือไม่? หรือมีข้อจำกัดในการใช้งานอย่างไร? (โปรดสังเกตว่า คำว่า Standard Model สะกดด้วย S และ M ตัวใหญ่)


จุดสำคัญก็คือ ในแบบจำลองพื้นฐาน หรือ Standard Model นี้ มีแนวคิดสำคัญอันหนึ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีอิเล็กโทรวีค (electroweak theory) ซึ่งทำนายว่า ในธรรมชาติต้องมีอนุภาคชนิดหนึ่ง ซึ่งมีมวลประมาณ 1 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV) หรือ 10^12 อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) อนุภาคนี้มีชื่อเรียกว่า อนุภาคฮิกส์ (Higgs particle) ซึ่งบางครั้งก็เรียกว่า ฮิกส์โบซอน (Higgs boson)

ปัญหาก็คือ อนุภาคฮิกส์นี้เป็นอนุภาคชนิดเดียวในแบบจำลองมาตรฐานที่ยังไม่เคยมีการตรวจพบจริงในธรรมชาติ!

กล่าวคือ แม้นักฟิสิกส์กระแสหลักจะเชื่ออยู่ลึกๆ ว่า ไอ้เจ้าอนุภาคนี้น่าจะมีจริง
แต่เมื่อยังไม่พบก็ยังไม่สามารถพูดได้อย่างเต็มปากเต็มคำว่า แบบจำลองมาตรฐานนั้นถูกต้อง & เชื่อถือได้

จึงต้องมาควานหากันด้วยการทดลองให้เห็นกันจะๆ นั่นเอง

แล้ว อนุภาคฮิกส์ (Higgs particle) ที่ว่านี้สำคัญไฉน ถึงกับต้องลงทุนลงแรงมหาศาลเพื่อตามหา?

ตอบสั้นๆ ก็คือ เพราะนักฟิสิกส์เชื่อว่า อนุภาคฮิกส์นี้แหละที่เป็นสาเหตุที่ทำให้สสารมีมวล


ดังนั้น หากยืนยันได้ว่าอนุภาคฮิกส์นี้มีอยู่จริง....

       ในเบื้องต้นก็จะเป็นการยืนยันความน่าเชื่อถือของแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ที่ใช้กันอยู่ในฟิสิกส์ของอนุภาค 

       ต่อมายังอาจตอบคำถามพื้นฐานอีกมากมาย เช่น 

  • กลไกฮิกส์ (Higgs mechanism) ยอดฮิตในหมู่นักฟิสิกส์ที่ใช้อธิบายการเกิดมวลของอนุภาคพื้นฐานต่างๆ ในแบบจำลองมาตรฐานเกิดขึ้นจริงในธรรมชาติหรือไม่?
  • อนุภาคฮิกส์โบซอนมีกี่แบบ? แต่ละแบบมีมวลเท่าไร?
  • มวลของควาร์ก (quark) ที่วัดได้อย่างแม่นยำมากขึ้นในการทดลองยังคงสอดคล้องกับแบบจำลองมาตรฐานอยู่อีกหรือไม่?
  • ทำไมโปรตอนจึงมีมวลมากกว่าอิเล็กตรอน 1,836 เท่า? 
  • ทำไมแรงโน้มถ่วงจึงเป็นแรงที่อ่อนมากเหลือเกินเมื่อเทียบกับแรงพื้นฐานอื่นๆ อีก 3 แบบ ได้แก่ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic force) แรงนิวเคลียร์แบบอ่อน (weak nuclear force) และแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (strong nuclear force)?
  • สสารมืด (dark matter) เป็นอย่างไร? พลังงานมืด (dark energy) เป็นอย่างไร?
          

    นี่เป็นแค่ตัวอย่างนิดๆ หน่อยๆ เท่านั้น

การทดลองทำโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่มโหฬาร เรียกว่า Large Hadron Collider (LHC) ของ CERN เครื่องเร่งอนุภาค LHC นี้มีลักษณะเป็นท่อใต้ดิน ลึกลงไปจากพื้นราว 100 เมตร ท่อมีลักษณะวนเป็นวงกลม (นึกถึงโดนัท แต่เนื้อกลวง) เส้นรอบวงยาว 27 กิโลเมตร 


เครื่องเร่งอนุภาค LHC ใกล้กรุงเจนีวา อยู่คร่อมพรมแดนฝรั่งเศส-สวิสเซอร์แลนด์



แผนภาพแสดงโครงสร้างของ Large Hadron Collider

เครื่องเร่งอนุภาค LHC จะบังคับให้อนุภาค ซึ่งมักจะใช้โปรตอน (proton) จำนวนมากวิ่งเป็นวง อนุภาคโปรตอนกลุ่มหนึ่งวิ่งวนในทิศทางหนึ่ง (ตามเข็มนาฬิกา) ส่วนอีกกลุ่มหนึ่งวิ่งวนในทิศทางตรงกันข้าม (ทวนเข็มนาฬิกา)

ในแต่ละรอบโปรตอนจะถุกเร่งให้เคลื่อนที่เร็วขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดเมื่อมีอัตราเร็วใกล้อัตราเร็วของแสง (ประมาณ 99.9999991% ของอัตราเร็วแสง) จากนั้นจะบังคับให้โปรตอน 2 กลุ่มที่วิ่งสวนทางกันพุ่งเข้าชนกัน

เมื่อโปรตอนชนกัน ก็คาดว่าจะมีอนุภาคใหม่ๆ เกิดขึ้นมา โดยอนุภาคที่นักฟิสิกส์เฝ้าจับตามากเป็นพิเศษก็คือ อนุภาคฮิกส์ (Higgs particle) ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว


ตำแหน่งของอุปกรณ์ต่างๆ




อุปกรณ์ตรวจจับอนุภาคแอตลาส (ATLAS) ขนาดมหึมา (โปรดสังเกตขนาดเมื่อเทียบกับคน)


แต่นอกจากอนุภาคฮิกส์แล้ว นักฟิสิกส์ยังคาดว่า อาจจะเกิดอนุภาคและสิ่งใหม่ๆ อื่นๆ หลุดออกมาด้วย เช่น

  • สเตรงจ์เล็ต (strangelets)
  • แม่เหล็กขั้วเดียว (magetic monopoles)
  • อนุภาคซูเปอร์ซิมเมตริก (supersymmetric particles)
  • แต่ที่ผู้คนทั่วไปสนใจกันมากที่สุด ได้แก่ หลุมดำจิ๋ว (micro black hole)

ในบันทึกอันต่อไปจะโม้เรื่อง หลุมดำจิ๋ว ให้ฟัง 

ตามไปอ่านกันเลยโลด!


 


บันทึกนี้เขียนที่ GotoKnow โดย  ใน วิทยาศาสตร์ในข่าว & เรื่องราวรอบตัว



ความเห็น (26)

เขียนเมื่อ 
  • ได้ความรู้ใหม่
  • อีกแล้วครับ
  • เรื่อง  Large Hadron Collider  เสียด้วย
  • พี่ชิวสบายดีไหมครับ
  • อย่าบอกว่า
  • กำลังจะเดินเช้าอีกนะครับ
  • อิอิๆ
  • รออ่านเรื่องหลุมดำครับ
  • ขอบคุณครับ

สวัสดีครับ อ.แอ๊ด

        เรื่องนี้จำเป็นต้องเขียนครับ เพราะเพื่อนๆ น้องๆ ที่รักขอร้อง (แกมบังคับ) มา ;-)

        หลุมดำนี่พี่กำลังตามหาภาพประกอบอยู่ครับ โปรดอดใจรอ

เขียนเมื่อ 

สวัสดีค่ะ พี่ชิว

ได้ความรู้..ทันเหตุการณ์อีกเช่นเคย :-)

ขออนุญาตส่งต่อให้เด็กๆ JSTP นะคะ

แล้วจะรอเรื่องหลุมดำค่ะ

เขียนเมื่อ 

สวัสดีครับพี่ชิว รวดเร็ว ปานกามนิต หนุ่ม ได้ความรู้ดีมากๆ อยากรู้ต่อว่า

1.ระหว่างการทดลองน่าจะเกิดความร้อนมหาศาล นักวิทยาศาสตร์ แก้ไขปัญานี้อย่างไร
2.ฮอกิ้ง เชื่อว่า หลุมดำ อาจไม่ได้มี สีดำ นะครับ อันนี้ก็รบกวนพี่ชิว อธิบายแบบคร่าวๆ ด้วยนะครับ ;)

สวัสดีครับ เอ-แม่นีโอ

        ได้เลยๆ เดี๋ยวฟัง comments จากเด็ก JSTP ด้วยยิ่งดีใหญ่ครับ

สวัสดีครับ กวิน

       ขอพี่รวบรวมข้อมูล + เรียบเรียงความคิดก่อนสักนิดนะครับ

เขียนเมื่อ 

เจริญพร โยมอ.บัญชา

โยมอาจารย์ไปร่วมสังเกตการณ์ด้วยหรือเปล่า

น่าทึ่งมากความสามารถของมนุษย์ที่ทำได้ทุกอย่าง

 

เจริญพร

fallingangels
IP: xxx.151.232.70
เขียนเมื่อ 

ขอบคุณครับ สำหรับการย่อยข้อมูลยากๆ ให้อ่านได้ง่ายๆ แบบนี้

สารภาพตามตรง ผมรู้จักเจ้าเครื่องนี้ กับ CERN ก็แค่เมื่อ ตอนที่นิยายชื่อก้องโลกของแดน บราวน์ ที่ชื่อ Angel&Demon (เทวา กับซาตาน) วางจำหน่าย และผมได้มีโอกาสอ่าน

(จริงๆ ผมคิดว่า วงการวิทยาศาสตร์น่าจะขอบคุณแดน บราวนระดับหนึ่งเลยนะครับเนี่ย ที่เป็นหอกระจายเสียงชั้นเลิศ เกี่ยวกับพัฒนาการของวงการวิทยาศาสตร์)

แต่จากที่ผมได้อ่านที่คุณบัญชาอธิบายมา เลยอยากจะถามว่า พอจะมีทางเป็นไปได้อีกแบบหนึ่งหรือเปล่าครับ??? คือ

<b>ค้นพบอนุภาคฮิกส์ (บางคนเรียก "อนุภาคพระเจ้า") จริง แต่อนุภาคฮิกส์ที่พบ "ไม่ได้ก่อให้เกิดมวลสสารขึ้น</b>

มีโอกาสเกิดเหตุการณ์ลักษณะดังกล่าวหรือเปล่าครับ???

และหากเกิดขึ้นได้จริงๆ จะเป็นอยากไรต่อ

- ล้มทฤษฎีกันใหม่หมด?

- Standard Model พัง?

- เสนอว่า "มีอนุภาคอื่นอีกนอกเหนือจากอนุภาคฮิกส์ และอนุภาคนั้นยังไม่ได้รับการค้นพบ"?

- มีแรงที่ 5 (แทนที่จะมีแรงทั้ง 4)?

- ความเร็ว และอุณหภูมิยังไม่ได้ที่ คือ "ต้อง ศูนย์สัมบูรณ์ (absolute zero) และความเร็วแสง" เท่านั้น แค่ใกล้เคียงมากๆ ยังไม่พอ?

ฯลฯ

ด้วยความเคารพ

กฤดิกร วงศ์สว่างพานิช

ปล. สื่อมวลชนไทยรายงานข่าวนี้กันกระติ๋วเดียว...ทั้งๆ ที่ทั่วโลกเค้ากระดี๊กระด๊ากันสุดๆ บ่งชี้ถึงระดับความสนใจวิทยาศาสตร์ไทยจริงๆ นะครับ

"ข่าววิทยาศาสตร์ ขายไม่ได้หรอก ไม่ต้องทำหรอกมั้ง"...สื่อมวลชนไทย

เขียนเมื่อ 
  • แวะมาแล้วค่ะอาจารย์ขอบคุณที่ฝากโน๊ตไว้ค่ะมื่อวานบังเอิญสอนเช้าบ่ายเลยไม่ได้แวะมา
  • ตามมาเสริมค่ะสื่อหลักพวก ฟรีทีวีรายงานน้อยมาก แต่มีช่องนึงคืนวันพุธ สัมภาษณ์ รศ. ดร. ชัยวัฒน์ คุประตกุล เรื่องการทดลอง แต่คิดว่าคงมีคนไม่กี่คนได้ดูได้ฟัง
  • เมื่อวานเลยลองถามนักศึกษาว่าโลโก้ใหม่ของกูเกิ้ลคืออะไร ไม่มีใครตอบได้สักคน เลยอยาก เฮ้อ...อีกรอบ
  • กำลังรอลุ้น อนุภาคพระเจ้าอยู่เช่นกันค่ะ
เบ้ง สวทช.
IP: xxx.151.232.70
เขียนเมื่อ 

พี่ชิวครับ อยากรู้เรื่องการเกิดหลุมดำด้วยครับ เห็นตอนนี้คนเกิด Panic กันมากเลย

 ขอบคุณครับ

 

ของฝาก

กระทู้รายงานสด การทดลองที่ CERN
http://www.pantip.com/cafe/wahkor/topic/X6984727/X6984727.html

ตะลึง!!! LHC ของ CERN ทำงามหน้าซะแล้ว!!! เมื่อวัยรุ่นสาวชาวอินเดีย ฆ่าตัวตาย เพราะกลัวหลุ่มดำจาก LHC
http://www.pantip.com/cafe/wahkor/topic/X6990491/X6990491.html

สิ่งที่ CERN พยายามทดลองอยู่นี้ เพื่อจะต่อยอดต่อไปอย่างไรบ้าง
http://www.pantip.com/cafe/wahkor/topic/X6984118/X6984118.html

ตวง
IP: xxx.151.232.70
เขียนเมื่อ 

อยากได้ข้อมูลเพิ่มอ่า!!

เอามาลงให้ด้วยน๊าค๊า...

O///O

กราบนมัสการหลวงพี่ พระปลัด ครับ

        ผมค่อนข้างห่างไกลจากเรื่องนี้ครับ แต่ทำหน้าที่นำข้อมูลมาย่อยให้อ่านกัน (ซึ่งหวังว่าคงจะง่ายพอสมควร)

        สิ่งที่นักฟิสิกส์กำลังทำอยู่นี้ก็เป็นความพยายามอีกขั้นหนึ่งในการตอบคำถามพื้นฐานว่า จักรวาลนี้มีที่อย่างไร นั่นแหละครับ

สวัสดีครับ คุณ fallingangels

        ผมชอบ Angels & Demons มากกว่า The da Vinci Code ซะอีกครับ คงเป็นเพราะเป็นฟิสิกส์มั้ง

        ถามมาเยอะแยะเลย จะทยอยตอบเท่าทีสติปัญญาและเวลาจะอำนวยนะครับ

        เรื่อง Standard Model นี่ตอบสั้นๆ ไว้ก่อนว่า คงจะไม่ "พัง" แต่อาจจะได้รับการต่อเติม ดัดแปลง ต่อยอด ให้สมบูรณ์ขึ้นครับ

        เรื่องแรงที่ 5 นี่ก็เป็น speculation ครับ อย่าง Dark Energy บ้างก็ว่าเป็นแรงที่ 5

สวัสดีครับ อ. naree suwan

       น่าสนใจเหมือนกันว่า แม้แต่ นสพ. หัวสี อย่างไทยรัฐ ก็ลงข่าวกับเขาด้วย แต่ นสพ. เดลินิวส์ วันนี้ (เสาร์ 13 กันยายน) พูดถึงว่า หลุมดำอันตรายด้วย!

สวัสดีครับ เบ้ง & ตวง

        ไว้จะทยอยนำเสนอให้นะครับ จำเป็นต้องทำซะแล้ว ^__^

เต่า
IP: xxx.151.232.70
เขียนเมื่อ 

ผมว่านะ การทดลองครั้งนี้อะ ท้ายสุดแล้ว ก็ ไม่เจออะไรเลย กระต่ายตื่นตูมกันมากเลยเนอะ

ตวง
IP: xxx.151.232.70
เขียนเมื่อ 

เมื่อไหร่จะได้อ่ะ!!!

อยากได้ๆๆๆ

ข้อมูล(แบบเข้าใจง่ายๆนะ)??

อิอิ

จาปิดเทอมละๆๆ เย้!!!

((เกี่ยวมั้ยนิ))

หุ หุ ^3^

ช่วงนี้ได้รับกระแสเรื่อง CERN เยอะมากเลยค่ะ แต่ไม่ได้เข้าไปอ่านรายละเอียดจริงจัง นึกอยู่เหมือนกันว่าคล้ายๆ คุ้นๆ กับที่เห็นใน Angel & Demon

  • เพิ่งรู้อีกว่าไอ้สัญลักษณ์อันนี้ของกูเกิ้ลคือเรื่องนี้เอง เอียงศีรษะข้างขวาคิดอยู่ตั้งนาน (ตามเก็บรูปกูเกิ้ลตามเทศการต่างๆ อยู่ค่ะ สนุกดี แล้วเว็ปไซต์สากล กับของจีนรูปก็ไม่เหมือนกันด้วย บางที)
  • ตกลงไอ้"ปฏิสสาร"ที่เค้าอ้างถึงในหนังสือคือ อนุภาคฮิกส์เหรอคะ ทำไมเหมือนจะไม่ใช่ ไม่มีหนังสืออยู่ในมือตอนนี้ซะด้วย
  • รออ่านเรื่องหลุมดำ๋จิ๋วอย่างใจจดใจจ่อค่ะ ชอบมากเรื่องนี้
  • หายไปอาทิตย์นึง กลับมาอาจารย์อัพเดทตั้งหลายเรื่อง..

สวัสดีครับ

       คุณเต่า : อาจจะได้อะไรบ้างล่ะน่า ^__^

       น้องตวง : มีคำถามจำเพาะเจาะจงไหมครับ ว่าสนใจเรื่องอะไรเป็นพิเศษ?

สวัสดีครับ คุณ แม่น้องธรรม์

       อนุภาคฮิกส์ไม่ใช่ปฏิสสารที่พูดถึงใน Angel & Demon ครับ

แต่อนุภาคทุกตัวจะมีคู่ของมันที่เป็นปฏิอนุภาคเสมอครับ

       เรื่อง Mini Black Hole นี่ มีประเด็นที่ต้องพูดถึงมากกว่าที่ผมเคยคิด เพราะไปเกี่ยวพันกับอีกหลายๆ เรื่อง ตอนแรกเสร็จแล้วครับ

       โครงการ LHC - 002 : หลุมดำจิ๋ว (1)

  • อ้าว...ทำไมพี่หลุดบันทึกนี้ ^^
  • ไมได้การแล้ว ขอทิ้งรอย เพื่อจะตามรอยได้ง่ายนะคะ ^^
  • (หลุดอ่านทั้งพี่จ๊ะ น้องจ๊ะเลย)

สวัสดีครับ พี่ดาว

         เรื่อง LHC นี่ ไม่ควรตกข่าว เพราะช่วงนี้แหละที่ข้อมูลจะถล่มเข้ามาอย่างมากมายครับ

ตวง
IP: xxx.26.121.253
เขียนเมื่อ 

มีการบัญญัติศัพท์ภาษาไทยของคําว่า Symmetry รึยังอ่ะคะ ?

คำว่า symmetry = ความสมมาตร เป็นศัพท์บัญญัติที่ใช้กันมานานและเป็นมาตรฐานแล้วครับ

ส่วน supersymmetry = ความสมมาตรยิ่งยวด คำๆ นี้ใช้กันในแวดวงนักฟิสิกส์ & นักเขียน แต่อาจจะต้องรอดูว่าจะติดตลาดหรือไม่ครับ

SD'z_Filmzaซ
IP: xxx.27.116.71
เขียนเมื่อ 

ผมชอบเรื่องนี้มากเลยครับ

ขอบคุณครับ

แนะนำหนังสือเรื่อง CERN จาก สนพ.สารคดีครับ ปกสีดำๆ อ่านให้จุใจไปเลย ^__^