โดย ดอนลินคอล์น เว็บบาคาร่า เผยแพร่มิถุนายน 09, 2017Hadron Collider ขนาดใหญ่สามารถช่วยไขปริศนาที่ลึกที่สุดของจักรวาลได้ เช่น มันเกิดขึ้นได้อย่างไร (เครดิตภาพ: วาดิม ซาดอฟสกี้/Shutterstock)
ดอน ลินคอล์น เป็นนักวิทยาศาสตร์อาวุโสที่ Fermilab ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ซึ่งเป็นสถาบันวิจัย Hadron Collider ขนาดใหญ่ที่ใหญ่ที่สุดของอเมริกา เขายังเขียนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สําหรับประชาชนรวมถึง “Hadron Collider ขนาดใหญ่: เรื่องราวที่ไม่ธรรมดาของ Higgs Boson และสิ่งอื่น ๆ ที่จะทําให้คุณทึ่ง (เปิดในแท็บใหม่)” (สํานักพิมพ์มหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์, 2014) คุณสามารถติดตามเขาได้
ทางเฟซบุ๊ก ลินคอล์นสนับสนุนบทความนี้ให้กับเสียงผู้เชี่ยวชาญของ Live Science: Op-Ed &Insights
ลึกลงไปใต้ชนบทของสวิสและฝรั่งเศสยักษ์กําลังตื่นขึ้น ไม่ นี่ไม่ใช่จุดเริ่มต้นของภาพยนตร์บล็อกบัสเตอร์เรื่องล่าสุดในฤดูร้อนนี้ การตื่นขึ้นเป็นเรื่องจริงมากถ้าอาจจะเปรียบเทียบได้เล็กน้อย
Hadron Collider ขนาดใหญ่ (LHC) ซึ่งตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการ CERN (องค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป) นอกเจนีวาเป็นเครื่องเร่งอนุภาคขนาดมหึมา มันเป็นสิ่งอํานวยความสะดวกทางวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดที่เคยสร้างโดยมนุษยชาติโดยมีเส้นรอบวงมากกว่า 16 ไมล์ (27 กิโลเมตร) และหลังจากถูกปิดตัวลงประมาณครึ่งปี บริษัทก็กลับมาเปิดดําเนินการอีกครั้งในเดือนพฤษภาคมด้วยความสามารถที่ดีขึ้นอย่างมาก [ภาพถ่าย: เครื่องทุบอะตอมที่ใหญ่ที่สุดในโลก (LHC)]
LHC มีชื่อเสียงมากที่สุดในด้านการวัดที่นําไปสู่การค้นพบอนุภาค Higgs boson ในปี 2012 ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสุดท้ายที่ขาดหายไปของแบบจําลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค Higgs boson พร้อมกับสนาม Higgs ที่เกี่ยวข้องเป็นต้นกําเนิดของมวลของอนุภาคพื้นฐานย่อยอะตอมทั้งหมด การค้นพบนี้เป็นชัยชนะทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้เวลาเกือบครึ่งศตวรรษกว่าจะสําเร็จ อันที่จริงหลังจากการค้นพบในปี 2013 นักวิทยาศาสตร์สองคนที่ทํานายการมีอยู่ของ Higgs boson ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
แต่ด้วยความสําเร็จภายใต้เข็มขัดของมันทําไม LHC ยังคงทํางานอยู่?การค้นหา Higgs boson ไม่ใช่เหตุผลเดียวที่สิ่งอํานวยความสะดวกนี้ถูกสร้างขึ้น ในวงกว้างมากขึ้น LHC ถูกสร้างขึ้นเพื่อศึกษาคําถามทางวิทยาศาสตร์เชิงลึก ตัวอย่างเช่น เหตุใดกฎแห่งธรรมชาติจึงเป็นแบบอย่างที่เป็นอยู่ จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร? และจักรวาลต้องเป็นอย่างที่เป็นอยู่หรือไม่?
นี่ไม่ใช่คําถามใหม่ ท้ายที่สุดเราพบการล้อเลียนเกี่ยวกับคําถามเดียวกันนี้ในงานเขียนที่เก่าแก่ที่สุดของ
เราไม่ว่าจะเป็นในพระคัมภีร์ (เช่นปัญญาจารย์ 12:13) หรือฮินดู Katha Upanishad . อย่างไรก็ตามสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปในศตวรรษที่ผ่านมาคือวิธีการทางวิทยาศาสตร์สามารถตอบคําถามบางข้อได้อย่างชัดเจน
แบบจําลองมาตรฐานเป็นชื่อสําหรับความเข้าใจสมัยใหม่ของเราเกี่ยวกับสสาร นักวิทยาศาสตร์ใช้อนุภาคย่อยอะตอมสองชั้น (เรียกว่าควาร์กและเลปตอน) และแรงย่อยอะตอมสามแรง (แรงแรงแรงแรงอ่อนและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า) นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้แบบจําลองมาตรฐานเพื่อสานคําอธิบายสําหรับพรมของจักรวาลส่วนใหญ่เข้าด้วยกัน
แต่รุ่นมาตรฐานไม่ได้ตอบทุกอย่าง ตัวอย่างเช่นเราไม่ทราบคําตอบสําหรับคําถามง่ายๆเช่นทําไมอนุภาคย่อยอะตอมจึงมีสองชั้นและทําไมจึงมีสามแรง? มีหลักการพื้นฐานที่ลึกซึ้งและลึกซึ้งยิ่งขึ้นที่รวมชิ้นส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกันหรือไม่?
ในระดับที่กว้างขึ้นนักวิทยาศาสตร์ค่อนข้างมั่นใจว่าสสารทั้งหมดบนโลก (รวมถึงสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็นคุณและฉัน) เป็นเพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของสสารและพลังงานของจักรวาล ส่วนที่เหลือคิดว่าทําจากสารที่เสนอสองชนิดเรียกว่าสสารมืดและพลังงานมืด สสารมืดดูเหมือนจะสัมผัสกับแรงโน้มถ่วงเท่านั้นและดูเหมือนว่าจะคิดเป็นประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ของมวลของจักรวาล ส่วนที่เหลืออีก 70 เปอร์เซ็นต์ของมวลของจักรวาลคือพลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังงานที่แพร่หลายไปทั่วจักรวาลซึ่งทําให้การขยายตัวของจักรวาลเร่งตัวขึ้น
แม้ว่าเราจะมองไม่เห็นสสารมืดโดยตรง แต่เราเห็นผลของมันเพราะกาแลคซีหมุนได้เร็วกว่าที่สามารถอธิบายได้เนื่องจากกฎแรงโน้มถ่วงและสสารที่สังเกตได้ หลักฐานสําหรับพลังงานมืดนั้นคลุมเครือกว่า แต่ก็ยังน่าสนใจ การขยายตัวของเอกภพกําลังเร่งตัวขึ้น แรงโน้มถ่วงธรรมดาบอกว่าควรชะลอตัวลงและจําเป็นต้องมีแรงโน้มถ่วงในรูปแบบที่น่ารังเกียจเพื่ออธิบายการขยายตัวที่เร่งตัวขึ้น ชื่อของแรงโน้มถ่วงที่น่ารังเกียจนั้นคือพลังงานมืด ยังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของพลังงานมืด [18 ความลึกลับที่ยังไม่คลี่คลายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์]ในอนาคต LHC อาจสร้างสสารมืดในห้องปฏิบัติการได้ LHC เร่งโปรตอนสองลําแสงให้เป็นพลังงานที่ไม่เคยมีมาก่อนและทุบเข้าด้วยกัน การใช้สมการที่มีชื่อเสียงของ บาคาร่า
