เซิร์น” สร้าง “บิ๊กแบงจิ๋ว” สำเร็จ โดย ASTVผู้จัดการออนไลน์ 10 พฤศจิกายน 2553 11:09 น.   คลิกที่ภาพเพื่อดูขนาดใหญ่ขึ้น ภาพแสดงผลการชนกันของไอออนตะกั่วที่สถานีตรวจวัดอลิซ ซึ่งเห็นเศษซากของอะตอมกระจัดกระจายไปทุกทิศทาง (เส้นสีเหลือง) -เซิร์น
นักวิทยาศาสตร์เซิร์นโชว์แหล่งกำเนิดไอออนตะกั่ว (เซิร์น)
อุโมงค์ขดเป็นวงกลมยาว 27 กิโลเมตร ที่มีท่อให้อนุภาควิ่งวนก่อนชนกัน (เอพี)
กุยโด โทเนลลี โฆษกซีเอ็มเอส (เซิร์น)
“เซิร์น” ประสบความสำเร็จเดินเครื่องเร่งอนุภาค จับไอออนตะกั่วชนกันแทนโปรตอน สร้างภาวะ “บิ๊กแบงจิ๋ว” สำเร็จ ทำให้เกิดอุณหภูมิสูงกว่าใจกลางดวงอาทิตย์กว่าล้านเท่า ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสภาวะพลาสมาของจักรวาล หลังกำเนิดขึ้นมาเพียงเสี้ยววินาที

จนถึงทุกวันนี้เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) เครื่องเร่งอนุภาคซึ่งมีอุโมงค์วงกลมยาว 27 กิโลเมตรระหว่างชายแดนฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ของเซิร์น (CERN) ได้เร่งให้โปรตอนชนกันเพื่อค้นหาความลึกลับของการก่อตัวขึ้นเป็นเอกภพ ซึ่งการชนของโปรตอนนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นอนุภาคฮิกกส์โบซอน (Higgs) และสัญญาณของกฎฟิสิกส์ใหม่ๆ ที่เรียกว่า “สมมาตรยิ่งยวด” (supersymmetry) ได้

อย่างไรก็ดี เซิร์นเพิ่งทดลองเดินเครื่องแอลเอชซีเร่งไอออนตะกั่วแทนโปรตอนเพื่อสร้าง สภาวะที่มีความจำเพาะ และประสบความสำเร็จในในการเร่งไอออนตะกั่วชนกันเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 7 พ.ย.ที่ผ่านมา ซึ่งบีบีซีนิวส์ระบุว่า การทดลองนี้ได้ทำให้เกิด “บิกแบงจิ๋ว” (mini-Big Bang) และเกิดอุณหภูมิที่ร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์เป็นล้านเท่า โดย 4 สัปดาห์หลังจากนี้ นักวิทยาศาสตร์จะพุ่งความสนใจไปยังการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากการชนกันของ ไอออน

“ความเร็วในการส่งผ่านไปยังไอออนตะกั่วนี้เป็นสัญญาณการเดินหน้าเต็มที่ของ แอลเอชซี เครื่องเร่งอนุภาคนี้ทำงานไปเหมือนกลไกนาฬิกาหลังจากนี้อีกเพียงไม่กี่เดือน ของการเดินเครื่องตามกิจวัตรปกติ” รอล์ฟ ฮอยเออร์ (Rolf Heuer) ผู้อำนวยการเซิร์นให้ความเห็นผ่านหน้าเว็บไซต์ของเซิร์น

ด้วยการทดลองล่าสุดนี้ นักวิทยาศาสตร์หวังว่า จะได้รู้อะไรมากขึ้นเกี่ยวกับสภาวะพลาสมาของเอกภพ ที่เกิดขึ้นเพียงเสี้ยว 1 ในล้านวินาทีหลังเกิดระเบิดบิกแบงเมื่อ 1.37 หมื่นล้านปีก่อน

สำหรับเครื่องเร่งอนุภาคของเซิร์นนี้มีสถานีอลิซ (ALICE) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อศึกษาการชนกันของไอออนตะกั่ว แต่สถานีอื่นอย่างแอตลาส (ATLAS) และสถานีซีเอ็มเอส (CMS: Compact Muon Solenoid) ก็ถูกปรับการทำการใหม่

“มันน่าประทับใจมากๆ ที่ได้เห็นว่าแอลเอชซีนั้น ปรับเปลี่ยนไปทำงานกับไอออนตะกั่วได้ดีเพียงใด สถานีตรวจวัดอลิซได้รับโอกาสเหมาะที่จะบันทึกจำนวนมหาศาลของร่องรอยที่เกิด จากการชนกันของไอออน และรับมือกับการชนกันครั้งแรกได้เป็นอย่างดี ดังนั้น เราทุกคนจึงเตรียมพร้อมที่จะสำรวจโอกาสงามๆ ครั้งนี้จากแอลเอชซี” เจอร์เก้น ชุคราฟต์ (Jurgen Schukraft) โฆษกประจำสถานีอชลิซให้ความเห็นลงในเว็บไซต์ของเซิร์น

“หลังประสบความสำเร็จอย่างมากในการเร่งอนุภาคโปรตอน เราตื่นเต้นอย่างมากที่จะขยับสู่การก้าวใหม่ของการเดินเครื่องเร่งอนุภาคแอล เอชซี เครื่องตรวจวัดที่สถานีแอตลาสนั้นบันทึกเหตุการ์ณชนกันของไอออนหนักอันน่า ตื่นเต้นนี้ได้เป็นครั้งแรก และเรายังกระหายที่จะศึกษาในรายละเอียดต่อไปด้วย” ฟาบิโอลา จิอานอตติ (Fabiola Gianotti) โฆษกประจำสถานีแอตลาสให้ความเห็นอีกคน

“เราออกแบบสถานีซีเอ็มเอสเพื่อเป็นสถานีตรวจวัดเอนกประสงค์ และมันคุ้มค่ายิ่งที่ได้เห็นว่าสถานีตรวจวัดนี้ประตัวได้ดีแค่ไหนกับการชน กันแบบใหม่ การได้รับข้อมูลจากสถานีตรวจวัดเดียวกัน ทั้งการชนกันของโปรตอนกับโปรตอน และการชนกันของไอออนหนักนี้ เป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่จะค้นหาสัญญาณอันไม่กำกวมของสถานะใหม่ของสสาร” อีกความเห็นจาก กุยโด โทเนลลี (Guido Tonelli) โฆษกสถานีซีเอ็มเอส

ด้าน เดวิด อีวานส์ (David Evans ) จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม (University of Birmingham) สหราชอาณาจักร ซึ่งเป็น 1 ในทีมนักวิจัยที่ทำงานในสถานีอลิซให้สัมภาษณ์ทางบีบีซีนิวส์ว่า การชนกันด้วยไอออนตะกั่วนี้จะทำให้เกิดอุณหภูมิและความหนาแน่นสูงสุดกว่าที่ เคยสร้างขึ้นได้ในเครื่องเร่งอนุภาค

“เราตื่นเต้นกันมากกับความ สำเร็จนี้ กระบวนการเกิดขึ้นในสถานที่อันรัดกุม สภาพแวดล้อมที่ถูกควบคุม ซึ่งทำให้เกิดความร้อนมหาศาล และลูกไฟของอนุภาคมูลฐานที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 10 ล้านล้านองศาเซลเซียส ซึ่งร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ถึงล้านเท่า ที่อุณหภูมิระดับนี้แม้แต่โปรตอนและนิวตรอนซึ่งรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสขึ้น มายังละลาย กลายเป็นซุปร้อนอันหนาแน่นของควากส์และกลูออน ซึ่งรู้จักกันว่าพลาสมาควากส์-กลูออน” ดร.อีวานส์อธิบาย

ควากส์และกลูออนเป็นอนุภาคมูลฐานของบางโครงสร้างในสสาร ในสถานะพลาสมาควากส์-กลูออนนี้ ควากส์และกลูออนจะเป็นอิสระต่อกัน และเชื่อกันว่าหลังระเบิดบิกแบงไม่นานเกิดภาวะพลาสมานี้ ซึ่ง ดร.อีวานส์อธิบายอีกว่าจากการศึกษาสถานะพลาสมาดังกล่าวนั้น นักฟิสิกส์หวังว่าจะรู้อะไรมากขึ้นเกี่ยวกับ “แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม” (strong force) ซึ่งเป็นแรงที่รวมนิวเคลียสของอะตอมเข้าด้วยกัน

หลังจากแอลเอชซีเสร็จสิ้นการทดลองเร่งไอออนตะกั่ว เครื่องเร่งอนุภาคขนาดของเซิร์นนี้ก็จะกลับไปเร่งอนุภาคโปรตอนให้ชนกัน เหมือนเดิม