Large Hadron Collider – LHC

เรื่องราวของการทดลองโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้บ้าคลั่งก็มีให้เห็น เยอะจริงๆ ในหนังเช่น The Mist, I am Legend, the Resident Evil series, Michael Crichton's Prey และ Jurassic Park. ไม่ว่าจะเป็น ทดลองอาวุธนิวเคลียร์ล้างโลก ทดลองไวรัสซอมบี้ หรือสัตว์ประหลาดขนาดยักษ์ สัตว์กลายพันธุ์ที่หลุดจากการห้องทดลองมาสร้างหายนะต่อโลกของเรา โอ้มันช่างเป็นหายนะที่มนุษย์เราเกี่ยวข้องอีกแล้ว แน่นอนในสมัยที่เรายังเป็นเด็กเล็กๆ ถ้าดูหนังแนวหายนะแนวนี้ต้องเชื่อเป็นตุเป็นต๊ะแน่ว่ามันเป็นจริง  แต่พอเราโตจนเป็นผู้ใหญ่ไร้ความฝันล่ะก็เอาแนวคิดนี้มา เล่าวงเหล้าละก็หัวเราะโฮกๆเป็นภาษาสเปนแน่นอน

คราวนี้มาดูเรื่องจริงบ้าง

เซิร์น (CERN) หรือ องค์กรวิจัยนิวเคลียร์ The Organisation européenne pour la recherche nucléaire (European Organization for Nuclear Research) เป็นองค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรป เพื่อวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ ก่อตั้งเมื่อวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2497 โดยมีประเทศสมาชิกก่อ ตั้ง 12 ประเทศ มีสำนักงานใหญ่อยู่ที่กรุงเจนีวา สวิตเซอร์แลนด์ เป็นที่ตั้งของห้องปฏิบัติการ นิวเคลียร์ฟิสิกส์ขนาดใหญ่ ซึ่งมีเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ 3000 คน

ปัจจุบัน เซิร์น มีประเทศสมาชิก 20 ประเทศ ประกอบด้วย ออสเตรีย เบลเยียม บัลแกเรีย สาธารณรัฐเชก เดนมาร์ก ฟินแลนด์ ฝรั่งเศส เยอรมนี กรีซ ฮังการี อิตาลี เนเธอร์แลนด์ นอร์เวย์ โปแลนด์ โปรตุเกส สโลวาเกีย สเปน สวีเดน สวิตเซอร์แลนด์ และสหราชอาณาจักร ขณะที่มีอินเดีย อิสราเอล ญี่ปุ่น รัสเซีย สหรัฐ ตุรกี คณะกรรมาธิการยุโรปและองค์การศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ (ยูเนสโก) ร่วมเป็นผู้สังเกตการณ์

ผลงานเด่นๆ ขององค์กรนี้คือการพัฒนาเวิลด์ไวด์เว็บ (World Wide Web, WWW) ขึ้น เป็นครั้งแรก

ปัจจุบัน เซิร์นกำลังติดตั้งเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider - LHC)

มันเกี่ยวข้องกับหายนะโลกตรงไหน

เกี่ยวสิ เพราะสิ่งที่เขาทำคือการสร้างหลุมดำ

หลุมดำ (black hole) หมายถึงเทหวัตถุในเอกภพที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก (ไม่ได้เป็น "หลุม" อย่างชื่อ) ไม่มีอะไรออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสง เราจึงมองไม่เห็นใจกลางของหลุมดำ หลุมดำจะมีพื้นที่หนึ่งที่เป็นขอบเขตของตัวเองเรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) ที่ตำแหน่งรัศมีชวาร์สชิลด์ (Schwarzchild radius) ถ้าหากวัตถุหลุดเข้าไปในขอบฟ้าเหตุการณ์ วัตถุจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าความเร็วแสงจึงจะหลุดออกจากขอบฟ้า เหตุการณ์ได้ แต่เป็นไปไม่ได้ที่วัตถุใดจะมีความเร็วมากกว่าแสง วัตถุนั้นจึงไม่สามารถออกมาได้อีกต่อไป

หลุมดำแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ หลุมดำมวลยวดยิ่ง เป็นหลุมดำในใจกลางของดาราจักร หลุมดำขนาดกลาง หลุมดำจากดาวฤกษ์ที่เกิดจากการแตกดับของดาวฤกษ์ และ หลุมดำจิ๋ว

หลุมดำมีหลายชนิด แต่หลุมดำที่คาดว่านักวิทยาศาสตร์จะทำคือ หลุมดำจิ๋ว เพราะมันอันตรายน้อยที่สุด

เชื่อกันว่าหลุมดำ จิ๋วพวกนี้มีขนาดราว 10-15 เมตร

การสร้างหลุมดำจำพวกนี้นักฟิสิกส์ จะทำโดย(ผมก็งงเหมือนกันแหละ) คือจับเอา Hadron มาชนกันที่พลังงาน สูงยิ่งยวด Hadron คืออนุภาคที่มีอันตรกิริยา อย่างแรง  นั่นคือ Meson (ประกอบ ด้วยควาก และปฏิควาก (quark - antiquark) ) และ Baryon (ประกอบด้วย ควาก 3 ตัว เช่น โปรตอน นิวตรอน  เป็นต้น)

LHC ได้รับ การ คาดหมายว่าจะสร้างเสร็จในปี 2005 และเดินเครื่องได้ในปี 2006  นักฟิสิกส์เชื่อว่า มันจะสร้างหลุมดำจิ๋วทุก ๆ วินาที  และเมื่อ LHC สร้างเสร็จจะเป็น เครื่องเร่งอนุภาค ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา

การทดลองเดิน เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี นับเป็นการทดลองครั้งใหญ่ที่สุด ใช้งบประมาณมากที่สุดของประวัติศาสตร์มนุษยชาติ เพราะเป็นการทดลองเพื่อไขความลับของเอกภพ ใช้นักฟิสิกส์กว่า 2,000 คน จาก 30 กว่าประเทศ และใช้เงินกว่า 4,000 ล้านปอนด์ หรือ 260,000 ล้านบาท สร้างอุโมงค์ขนาดยักษ์ขดเป็นวงกลมยาว 18 ไมล์ ลึก 300 ฟุต ที่พรมแดนประเทศสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส แถบนครเจนีวา

ถ้าติดตั้งจะแล้ว เสร็จและเริ่มเดินเครื่องภายใน 10  กันยายน พ.ศ. 2551

ทำไมถึงต้องสร้าง

เป้าหมายของโครงการนี้ก็เพื่อ ทดสอบและยืนยันทฤษฏีที่เรามีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐาน และค้นหาหลักฐานต่างๆที่จะเป็นกุญแจสร้างทฤษฏีใหม่เพื่อไขความลับของจักรวาล

 สิ่งที่เราจะได้จากการ ทดลองนี้คือการทดสอบทฤษฏีและการค้นหาหลักฐานเพื่อนำไปสู่ทฤษฏีใหม่ที่ สมบูรณ์มากขึ้น ขอยกหัวข้อต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง

-     การค้นหาว่ามวลคือ อะไร มาจากไหน    มวลในภาษาชาวบ้านก็คือเนื้อสสาร ซึ่งต่างจากน้ำหนักที่เกิดจากแรงดึงดูดของโลก เมื่อเราออกไปอยู่นอกโลกเราก็สามารถอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักได้ แต่ยังมีมวลอยู่    นักฟิสิกส์คิดกันว่ากลไกที่ทำ ให้เกิดมวลคือกลไกของฮิกก์ Higgs Mechanism แต่ที่ ผ่านมาเราไม่สามารถทดสอบและยืนยันได้เนื่องจากระดับพลังงานไม่สูงพอ     แต่วันนี้ LHC มีพลังงานที่น่าจะ สูงพอสำหรับทดสอบกลไกของฮิกก์ และศ้นหาอนุภาคที่ชื่อว่า Higgs Boson

-     การค้นหาแม่เหล็กขั้ว เดี่ยว (Magnetic Monopole)    ในทางทฤษฏีเราเชื่อ กันว่ามีแม่เหล็กขั้วเดี่ยว แต่เราไม่เคยพบในธรรมชาติ     แม่เหล็กปกตินั้นจะมีสองขั้ว คือเหนือและใต้ หากนำมาหักเป็นสองท่อน แต่ท่อนก็จะกลายเป็นแท่งแม่เหล็กเหนือใต้เหมือนเดิม เพียงแต่ขนาดเล็กลง ไม่ได้กลายเป็นขั้วเหนือและใต้เดี่ยวๆแยกจากกัน ไม่ว่าจะหักเป็นท่อนเล็กๆสักกี่ครั้งก็ตาม     ซึ่ง ต่างกับกรณีของประจุไฟฟ้าที่เราพบประจุบวกและลบแยกเป็นอิสระจากกันได้      นักฟิสิกส์หลายคนหวังว่าในระดับพลังงานที่สูงมากของ LHC เราอาจจะสร้างแม่เหล็กขั้วเดี่ยวได้ ซึ่งจะช่วยคลี่คลายปริศนานี้

-     อื่นๆ ฯลฯ

ทำไมถึงเรียกว่าหายนะโลก

แม้ แอลเอชซี จะได้ชื่อว่า เป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา แต่กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย นายออตโต รอสเลอร์ นักเคมีชาวเยอรมัน กลับเห็นว่า มันมีโอกาสสร้างหลุมดำ ที่จะกลืนกินทุกสิ่งทุกอย่างเข้าไป ส่งผลกระทบต่อเนื่องเป็นลูกโซ่ไปยังอวกาศและเวลา

กลุ่มของ รอสเลอร์ ยื่นคำร้องต่อที่ ประชุมด้านสิทธิมนุษยชนยุโรป เพื่อขอระงับการทดลอง โดยให้เหตุผลว่า "เป็นการ ละเมิดต่อสิทธิ์การดำรงชีวิตและละเมิดสิทธิ์ในการมีครอบ ครัว" เนื่องจากหวั่นว่า เมื่อเดินเครื่องเร่งอนุภาค ขนาดใหญ่แล้ว จุดจบของโลกจะมาถึง ซึ่งภาพจินตนา การฝันร้ายที่สุดของมนุษย์ มี 2 แบบ

แบบแรก มีการเตือนภัยถึงหายนะที่กำลังจะเกิดขึ้น อาจเป็นช่วงเวลา 1 เดือน โลกจะเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงอย่างคาดไม่ถึง ไม่มีเหตุผลใดๆ ประกอบ เพราะแผ่นดินไหวไม่ได้เกิดขึ้นจากรอยเลื่อนอีกแล้ว แต่จู่ๆ มันก็ไหว และไหวในทุกๆ พื้นที่ แม้ไม่ได้ตั้งอยู่ในแนวรอยเลื่อน

แรงสั่นสะเทือนทำให้อาคารบ้าน เรือนจะถล่มราบเป็นหน้ากลอง น้ำทะเลเพิ่มระดับอย่างรวดเร็ว เกิดมหันตภัยสึนามิขนาดยักษ์ พัดถล่มพื้นที่ตามชายฝั่งทะเล ฆ่าผู้คนนับล้าน จากนั้นจุดจบของโลกที่แท้จริงจึงมาถึง

โลกเริ่มมีรอยแยก ขนาดใหญ่ ลาวาร้อนจัดใต้พื้นปฐพีไหลขึ้นมานองเต็มพื้นดิน มหาสมุทร จนท้องทะเลเดือดพล่าน เกิดเฮอริเคนขนาดยักษ์หลายลูกกระหน่ำโลก สิ่งก่อสร้างทุกชนิดพังทลาย ต้นไม้หักโค่น ภูเขาสูงถล่มลงมา เพราะแผ่นเปลือกโลกแตก

ทุกอย่างบนโลก ไม่ว่าจะเป็นหินนับล้านๆ ตัน น้ำ อากาศ ชีวิตทุกชีวิต ถูกดูดเข้าไปในแรงดูดที่มองไม่เห็นแต่มีพละกำลังมหาศาล ถ้ามองลงมาจากอวกาศเบื้องบนจะเห็นว่า โลกสีฟ้าขาวไหลลงไปในหลุมดำด้วยความเร็วเพียงพริบตาเดียว

จินตนาการ แบบที่ 2 คือ ไม่มีเวลาสำหรับการเตือนภัยใดๆ และเป็นหายนะที่รุนแรงกว่าแบบแรก โดยภายในเวลา 1 ใน 20 ของวินาที โลกทั้งใบจะหายไปจากจักรวาล จากนั้นอีกไม่ถึง 2 วินาที ดวงจันทร์จะหายไปด้วย 8 นาที ต่อมา ดวงอาทิตย์จะแตกเป็นเสี่ยง ตามด้วยดวงดาวทั้งหมดในระบบสุริยจักรวาล

การทำลายล้างขยายวงจากโลกของเราไป ด้วยความเร็วแสง ทำให้มนุษย์ต่างดาวที่อยู่ในจักรวาลอื่นตายไปด้วย และไม่มีเทคโนโลยีใดๆ ที่จะหยุดยั้งหายนะนี้

มีความเป็นไปได้ไหม

อย่างไรก็ตาม เซิร์น โต้ว่า ไม่มีทางที่หายนะจะเกิดขึ้นกับโลก เพราะเห็นว่า เมื่อการเดินเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี เป็นการเร่งให้อนุภาคชนกันก็จริง แต่การชนกันของอนุภาคโปรตอน ชนกันที่ระดับใกล้ความเร็วแสงนี้ มีพลังน้อยกว่าอนุภาคที่ชนกันในธรรมชาติเป็นอย่างมาก

เรื่องนี้จริงๆไม่ใช่ประเด็นหลัก ของการทดลองในครั้งนี้  แต่มีหลายคนคิดไปว่า พลังงานของ LHC อาจจะสูงมากพอจนทำให้เกิดหลุมดำขนาด จิ๋วดูดกลืนโลกเข้าไป     ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ เรื่องนี้มีดังต่อไปนี้

-     ทฤษฏี ที่ได้รับการยอมรับและพิสูจน์แล้วในปัจจุบันนั้นเชื่อว่าระดับพลังงานของ LHC ไม่น่าจะสูงพอให้เกิดหลุมดำได้    แต่ ก็มีทฤษฏีใหม่ๆที่ถูกเสนอขึ้นมาที่เชื่อว่ามีกลไกพิเศษบางอย่างที่อาจจะทำ ให้เกิดหลุมดำได้ เช่น บางทฤษฏีเสนอว่ามีมิติเสริม (นอกเหนือไปจาก 3 มิติของอวกาศ และ 1 มิติของเวลา) ที่สามารถช่วยให้หลุมดำเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น  อย่าง ไรก็ตาม ทฤษฏีใหม่ๆเหล่านี้ยังไม่ได้รับการพิสูจน์  (หากเกิดจริงก็จะเป็นการพิสูจน์ไปในตัว)

-     หลุมดำจิ๋วนี้ต่างจาก หลุมดำที่เราคุ้นเคย      หลุมดำที่เราคุ้นเคยและ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีอยู่จริงคือหลุมดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลกซี่ มีมวลมหาศาลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา      หากเรา ยุบดวงอาทิตย์ให้เล็กลงจนเหลือขนาดเท่ากำปั้น มันก็จะกลายเป็นหลุมดำที่ดูดทุกสิ่งทุกอย่างได้   ดัง นั้น หากเริ่มต้นจากอนุภาคเล็ก หลุมดำจิ๋วที่อาจจะเกิดขึ้นก็ต้องมีขนาดเล็กมาก โดยขนาดเล็กสุดที่เกิดขึ้นได้คือ 10-35 เมตร (หนึ่งในล้านล้านล้านล้านล้านล้านเท่า ของ 1 เมตร) วัตถุต้องอยู่ในระยะประมาณ 10-35 เมตร จากใจกลางหลุมดำจิ๋ว จึงจะโดนดูดเข้าไป    ด้วยขนาด ที่เล็กมากทำให้มันสามารถเคลื่อนที่ทะลุวัตถุต่างๆ (รวม ถึงตัวเรา) โดยไม่ส่งผลใดๆ  และหากมันอยู่นิ่งกับ ที่ก็จะใช้เวลาหลายพันล้านปีกว่ามันจะเริ่มสะสมมวลจนมีขนาดใหญ่ขึ้นขนาด สามารถดูดโลกเข้าไปได้อย่างที่หลายคนกลัว

-    หลุมดำจิ๋วที่เกิดขึ้น ไม่น่าจะเสถียรและควรหายไปภายในพริบตา (ต่างจากหลุม ดำขนาดใหญ่ในใจกลางกาแลกซี่) กลไกที่ทำให้หลุมดำจิ๋วสลายตัวคือการแผ่รังสีของฮอร์กิ้ง (Hawking’s Radiation) ที่ปลดปล่อยพลังงานและอนุภาคออกมาหลุมดำ       หากเกิดหลุมดำขนาดจิ๋วจริงก็จะเป็นการพิสูจน์ทฤษฏีของฮอว์ กิ้งไปในตัว และจะเป็นครั้งแรกที่เราจะได้ตรวจวัดอนุภาคที่แผ่ออกมาจากหลุมดำ

-     รังสีคอสมิก (cosmic ray) หรืออนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศมีพลังงานสูงกว่า LHC มากและตกกระทบโลกอยู่ตลอดเวลา หากมีกลไกที่ทำให้เกิดหลุมดำจิ๋วจริง มันก็ควรเกิดอยู่ตลอดเวลาในชั้นบรรยากาศโลกเนื่องจากการชนของรังสีคอสมิก แสดงว่าหากมันเกิดขึ้นได้ มันก็ไม่เป็นอันตราย

สรุป หลุมดำอาจจะเกิดขึ้นได้และอันตรายถ้า...

ถ้าที่ 1. ถ้ามีกลไก พิเศษนอกเหนือไปจากทฤษฏีที่ยอมรับกันในปัจจุบัน ทำให้มันเกิดได้ที่ระดับพลังงานของ LHC

ถ้าที่ 2. ถ้า ทฤษฏีของฮอว์กิ้งผิด หลุมดำจิ๋วเกิดแล้วไม่สลายตัวไป

ถ้าที่ 3. ถ้ามีกลไก พิเศษที่ช่วยให้หลุมดำเกิดขึ้นในปริมาณมากๆ (ไม่ใช่แค่หลุมเดียว)

ถ้าที่ 4. ถ้าหลุมดำ ที่เกิดขึ้นยังวนเวียนอยู่ในอาณาบริเวณของโลกของเราเป็นเวลานานๆ หลายพันล้านปี ไม่เคลื่อนที่ทะลุออกไปเสียก่อน

 

แต่กระนั้นก็มีปัญหาตามมา

ถ้า...หลุมดำเล็กๆ นั้นเกิดขยายตัวเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ละ

ถ้า…ถ้านักวิทยา ศาสตร์เกิดมีความคิดจะสร้างหลุมดำขนาดใหญ่ละ

 

ปัจจุบันตอนนี้เราไม่รู้ว่าการ ทดลองไปถึงไหนแล้ว แต่สิ่งที่ผมขอบอกนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ก็คือ

“พี่ครับ...เปลี่ยนทดลองให้สร้าง สรรค์โลกหน่อยเถอะครับพี่ โลกร้อนจะตับแตกแล้วครับ....”

 

 http://www.blognone.com/node/7348

http://www.vcharkarn.com/varticle/38168