อนุภาคฮิกส์ จอกศักดิ์สิทธิ์ที่นักฟิสิกส์อนุภาคกำลังตามล่า โพสต์เมื่อ:
22:38 วันที่ 3 มิ.ย. 2549 ชมแล้ว:
139,604  ตอบแล้ว:
35
จอกศักดิ์สิทธิ์ในตำนานทางคริสตศาสนาคือ ถ้วยที่องค์พระเยซูใช้ดื่มไวน์ในอาหารมื้อสุดท้าย ก่อนที่พระองค์จะถูกตรึงไม้กางเขน ส่วนจอกศักดิ์สิทธิ์ในจินตนาการของ แดน บราวน์ ในเรื่อง เดอะ ดา วินชี โค้ด คือ.. เอ.. คงไม่บอกดีกว่า เพราะคนที่ยังไม่ได้อ่านหนังสือ หรือดูภาพยนตร์อาจจะเสียอรรถรสกับการติดตามการพยายามไขความลับของสองตัวเอกในเรื่อง แต่อย่างไรก็ดี สำหรับวงการ ฟิสิกส์อนุภาค (Elementary Particle Physics) สิ่งที่เปรียบเสมือนจอกศักดิ์สิทธิ์ที่นักฟิสิกส์กำลังไล่ล่าหาด้วยการทุ่มเทค้นคว้าวิจัยอย่างไม่ลดละ ก็คือ อนุภาคที่ชื่อว่า ฮิกส์ (Higgs particle) อนุภาคตัวสุดท้ายที่รอการค้นพบในกรอบของทฤษฎี Standard Model
คำว่า ฮิกส์ อาจฟังดูแปลกหู ทั้งนี้ มันมีที่มาจาก ชื่อของศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ทฤษฎีชาวสก๊อต แห่ง มหาวิทยาลัย Edinburgh ปีเตอร์ ฮิกส์ หนึ่งในผู้คิดค้นทฤษฎีเกี่ยวกับกลไกการได้มาซึ่ง มวล ของอนุภาคมูลฐานทั้งหลาย โดยที่เขา ( พร้อมกับ F. Englert and Robert H. Brout แห่ง University of Brussels ผู้ได้ตีพิมพ์เสนอผลงานเหมือนกันในเวลาเดียวกัน แต่ไม่ได้รับเครดิตเท่าที่ควร) ได้นำเสนอทฤษฎีของกลไกดังกล่าว ที่ภายหลังมีชื่อว่า Higgs mechanism แก่วงการฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2506 ในช่วงเวลาที่วงการฟิสิกส์อนุภาคกำลังหาสาเหตุความแตกต่างกันอย่างน่าประหลาดของ มวล ของอนุภาคมูลฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแตกต่างระหว่าง มวลของโฟตอน และมวลของอนุภาค W และ Z ซึ่งเป็นอนุภาคตัวส่งผ่านแรง (force carrier) ชนิดเดียวกันในทฤษฎี Electroweak
ในทฤษฎี Standard Model ที่สภาวะพลังงานสูงมากๆ ซึ่งเป็นสภาวะที่เอกภพได้ก่อกำเนิดตัวได้ไม่นานนัก (ประมาณ 10-35 วินาทีหลังจากเกิด Big Bang) แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic) และแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (Weak Nuclear Force) ยังรวมกันอยู่เป็นแรงเดียวกัน เรียกว่าแรง Electroweak โดยที่ตัวส่งผ่านแรงประเภทนี้ได้แก่อนุภาค 4 ตัวคือ โฟตอน W+, W- และ Z0 ซึ่งล้วนแต่มีมวลเป็นศูนย์ ต่อมา เมื่อเอกภพเย็นตัวลง แรง Electroweak ได้แตกแยกตัวออกมา เป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีอนุภาคโฟตอนเป็นตัวส่งผ่านแรง และแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนที่มีอนุภาค W และ Z เป็นตัวส่งผ่านแรง แต่เป็นที่ทราบกันดีว่า โฟตอนนั้น ไม่มีมวลเลย ในขณะที่อนุภาค W และ Z มีมวลถึง 81 GeV/c2 และ 91 GeV/c2 ตามลำดับ ซึ่งนั่นเป็นกว่า 80 เท่าของมวลของโปรตอนเลยทีเดียว นักฟิสิกส์ต่างก็ สงสัยเหลือเกินว่า อะไร คือสาเหตุที่ทำให้มวลของอนุภาคที่เคยเป็นสื่อนำแรงประเภทเดียวกันเกิดมีมวลแตกต่างกันมากได้ขนาดนี้ และ คำถามที่ดีกว่านั้นก็คือ อะไร ที่ทำให้อนุภาคมูลฐานมีมวลอย่างที่พวกมันเป็นอยู่ทุกวันนี้
|
จำนวน 21 ความเห็น, หน้า่ | 1| - 2- ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 3 มิ.ย. 2549 (23:04)
(ภาพของเครื่องตรวจจับอนุภาค CMS (Compact Muon Solenoid) ใช้สำหรับตรวจจับอนุภาคฮิกส์ที่เกิดจากการเร่งอนุภาคโปรตรอนมาชนกันที่พลังงาน 14 TeV)
การตามล่าหาอนุภาคที่มีอยู่จริงเเพียงแต่ในทฤษฎี นักฟิสิกส์จำต้องสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่มันจะสามารถดำรงอยู่ได้ ซึ่งนั่นหมายถึง สภาวะพลังงานสูงมากๆ และเพื่อให้ได้สสารดำรงอยู่ในสภาวะดังกล่าว พวกเขาได้อาศัยอุปกรณ์เร่งอนุภาค (particle accelerator) ทำการเร่งอนุภาค ไม่ว่าจะเป็นโปรตรอน อิเล็กตรอนหรือปฏิอนุภาคของพวกมัน ให้มีพลังงานสูงมากๆ เท่าที่จะทำได้ แล้วให้มันชนกัน เพื่อปล่อยให้ส่วนประกอบภายในของมันทำอันตรกิริยาต่อกันที่พลังงานสูง เป็นการสร้างสภาวะที่เอกภพได้เริ่มก่อตัวขึ้นได้ใหม่ๆ จากนั้น เพื่อทำการตรวจวัดและศึกษาฟิสิกส์ที่ได้จากการชนกันของอนุภาค พวกเขาอาศัยอุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องตรวจจับอนุภาค (particle detector) ดักจับอนุภาคที่พุ่งออกมาเหมือนสายฝน แล้วนำข้อมูลที่ได้จากการตรวจวัดมาทำการวิเคราะห์ แปรผลเพื่อหาข้อสรุป
แต่ทว่า ตลอดระยะเวลานาน 10 กว่าปีในการพยายามไล่ล่าหาอนุภาคฮิกส์ นักฟิสิกส์อนุภาคยังคงคว้าน้ำเหลวอยู่ ด้วยเงินงบประมาณมหาศาลต่อการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคแต่ละเครื่องและด้วยการทุ่มเทเวลาและสติปัญญาของนักฟิสิกส์นับหลายพันคน อนุภาคฮิกส์ยังคงไม่ปรากฏตัวให้พวกเขาเห็นในเครื่องตรวจจับอนุภาคใดๆบนโลก นักฟิสิกส์ได้ให้เหตุผลไว้ว่า มวลของฮิกส์อาจจะสูงเกินไป เกินกว่าศักยภาพที่เครื่องเร่งอนุภาคที่มีอยู่จะหามันเจอ หรือ มันอาจจะไม่มีอยู่จริงตามที่ทำนายไว้เลยก็ได้
เพื่อให้ได้ข้อสรุปที่แน่นอนถึงการมีตัวตนของอนุภาคฮิกส์ นักฟิสิกส์อนุภาคทั่วโลกจึงรวมตัวกันครั้งใหญ่อีกครั้ง พร้อมกับงบประมาณมหาศาลจากการลงขันของแต่ละชาติสมาชิก เพื่อสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่มีอาณุภาพมากกว่าเดิมอีกหลายเท่าตัว โดยมีเป้าหมายหลักเพื่อ จับอนุภาคฮิกส์นี้ให้ได้ ภายใต้โครงการที่ชื่อว่า LHC หรือที่ย่อมาจาก Large Hadron Collider ตั้งอยู่ที่สถาบันวิจัย
CERN (European Organization for Nuclear Research) เมืองเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 3 มิ.ย. 2549 (23:10)
( สถาบันวิจัย CERN ยังเป็นอีกแห่งหนึ่งที่ แดน บราวน์ ได้นำมาประกอบกับจินตนาการของเขาในนวนิยายเรื่อง เทวากับซาตาน (Angels & Demons) ซึ่งเป็นนวนิยายเล่มแรกที่ Robert Langdon ได้ถูกแนะนำตัวแก่ผู้อ่าน ภายในเรื่อง ปมปริศนาเริ่มจากนักฟิสิกส์ที่ CERN ถูกฆาตกรรม !! และกระป๋องบรรจุปฏิสสารถูกโจรกรรมไป แล้ว Robert Langdon ก็ถูกติดต่อให้ไปช่วยไขปัญหาเครื่องหมายต่างๆ ที่นักฟิสิกส์คนนั้นทิ้งไว้ก่อนตาย จากความนิยมอย่างล้นหลามของนวนิยายเรื่องนี้ ทำให้ CERN ต้องตั้งเว็บไซต์เพื่ออธิบายสิ่งต่างๆ ที่ผู้อ่านได้สงสัยถึงความถูกต้องของหลักการวิทยาศาสตร์ที่นวนิยายอ้างถึง ใครสนใจสามารถเข้าไปดูได้ที่ Link นี้ )
ตามแผนการที่วางเอาไว้ โครงการ LHC คาดว่าจะเสร็จสมบูรณ์และพร้อมเริ่มเดินเครื่องภายในปีหน้า นักฟิสิกส์อนุภาคทุกคนต่างกำลังเฝ้ารอด้วยความตื่นเต้น กับสิ่งใหม่ๆ และฟิสิกส์ใหม่ๆ ที่จะออกมาจากการทดลองที่ CERN ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า
จากความสำคัญของมันต่อวงการฟิสิกส์อนุภาค ความยากเย็นแสนเข็ญในการค้นหา และรางวัลที่มีเกียรติสูงสุดของวงการรอที่จะมอบให้แก่ผู้ที่ค้นพบมัน อนุภาคฮิกส์จึงถือได้ว่าเป็น จอกศักดิ์สิทธิ์ ที่นักฟิสิกส์อนุภาคหวังที่จะค้นพบ และหากในอนาคต มีการพบว่าอนุภาคฮิกส์มีอยู่จริง (ซึ่งอาจจะไม่มีเลยก็ได้) และได้เป็นที่ยอมรับกันจนเป็นเรื่องปกติธรรมดาทั่วไปว่าเหมือนกับที่เรารู้กันว่าอิเล็กตรอนเป็นสื่อนำไฟฟ้า ในเวลานั้น คนที่ออกจะท้วมๆ หรือเจ้าเนื้อหน่อย อาจไม่ต้องถูกเรียกหรือล้อด้วยคำที่ไม่ค่อยเข้าหูนัก แต่พวกเขาอาจจะได้รับคำอธิบายที่สุภาพกว่านั้นในเชิงฟิสิกส์ ด้วยการบอกว่า ตัวเขาก็แค่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคฮิกส์มากกว่าคนอื่นเท่านั้นเอง
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 3 มิ.ย. 2549 (23:19)
ภาพมองจากข้างบนของบริเวณสถานที่ตั้ง สถาบันวิจัย CERN เมืองเจนีวา สวิตเซอร์แลนด์ โดยวงกลมสีขาวแสดงวงแหวนของเครื่องเร่งอนุภาค LHC ที่ถูกสร้างอยู่ใต้ดิน ส่วนจุดสีชมพูตามตัวอักษร 4 จุดคือตำแหน่งของเครื่องตรวจจับอนุภาค
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 3 มิ.ย. 2549 (23:37)
ภาพจำลองของการชนกันของอนุภาคที่พลังงานสูง โดยจะเห็นว่า มีสายการเดินทางของอนุภาคที่พุ่งออกมาจากจุดกึ่งกลางซึ่งเป็นจุดที่อนุภาคตั้งต้นมาชนกัน
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 4 มิ.ย. 2549 (16:30) ครายมีข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคชนิดนี้มั่งคับ
ผมอยากรู้
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 5 มิ.ย. 2549 (13:51) -*- การตามล่า อนุภาค หุหุ งมเข็มในมหาสมุทร ยังง่ายกว่า ต้นกล้า (IP:202.12.97.118,10.161.204.77,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 5 มิ.ย. 2549 (21:42) ไม่ทราบว่าอนุภาค W กับ Z มีชื่อเรียกในภาษาไทยว่ายังไงครับหรือทับไปเลย?
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 5 มิ.ย. 2549 (21:49) อนุภาค W กับ Z ก็อ่านออกเสียงทับศัพท์ไปเลยครับ แต่อ่านจะต่อท้ายด้วยคำว่า โบซอนหน่อย เพื่อให้ชัดเจน เช่น ดับเิบิลยูโบซอน แล้วก็ แซดโบซอน
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 7 มิ.ย. 2549 (02:18) ชื่อข่าวน่าสนใจดีค่ะ เลยแวะมาสำรวจ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 9 มิ.ย. 2549 (14:10) เมื่อโฟตอนไม่มีมวลก็ต้องไม่มีพลังงานจลรึเปล่าครับจากmv 2/2
ถ้าเป็นอย่างนั้นโฟตอนถ่ายทอดพลังงานให้e -
ในปรากฏการณ์โฟโต้อิเล็กทริกได้ไงอ่ะครับ
หรือว่าโฟตอนมีพลังงานอื่นอีกนอกจากพลังงานจล? 
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 10 มิ.ย. 2549 (12:21) อนุภาคฮิกส์ เป็นอนุภาคโบซอน มีสปินเป็นจำนวนเต็มศูนย์ ซึ่งนั่นหมายความว่า
1) มันไม่มี angular momentum ภายในตัวมันเอง และ
2) กลุ่มของอนุภาคฮิกส์ จะประพฤติตัวเป็นไปตามกฏของ Bose-Einstein statistics
ในทฤษฎี Standard Model ไม่ได้ทำนายค่าของมวลของฮิกส์ไว้ แต่จากผลการทดลองที่ผ่านๆมา นักฟิสิกส์ได้คำนวณ และพบว่า ภายในความเชื่อมั่น 95% มวลของฮิกส์ อยู่ระหว่าง 114.4 GeV ถึง 175 GeV
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 13 11 มิ.ย. 2549 (12:51) ตอบคำถามคุณ Timestopper_STG
โฟตอน มี "มวลนิ่ง" หรือที่เรียกว่า invariant mass หรือ rest mass เป็นศูนย์ (หรือน้อยมากๆ จนใกล้เคียงศูนย์) จึงทำให้มันไม่มี พลังงานจลน์ อันเกิดจากมวลนิ่งของมัน แต่ พลังงานของโฟตอนจะมาจากความถี่ของมัน ตามสมการ E = hf
อาจสงสัยว่า แล้วสมการ E = mc 2 ล่ะ เราก็สามารถหามวลได้จากสมการ m = hf / c 2 ยังงี้โฟตอนก็มีมวลซิ ใช่ครับ ไม่ผิด แต่นั่นเป็นมวลอีกประเภทที่เรียกว่า relativistic mass ซึ่งเป็นคำเรียกที่นักฟิสิกส์ไม่ใช้กันแล้ว
"มวล" หรือ mass มีอยู่สองแบบคือ มวลแบบที่เราใช้เรียกกันและเข้าใจกันทั่วๆไป ซึ่งก็คือ มวลนิ่ง rest mass หรือ invariant mass ซึ่งมีขนาดเท่าเดิมตลอด ไม่เปลี่ยนแปลงแม้จะอยู่ในกรอบอ้างอิงใดๆ ส่วน มวล อีกแบบคือที่เรียกว่า relativistic mass (ซึ่งคำนี้ ปัจจุบันไม่ใช้กันแล้ว) โดยเป็นมวลที่แปรเปลี่ยนไปตามความเร็วของวัตถุชิ้นนั้นๆ
ความสัมพันธ์ของมันคือ
ให้ m r เป็น relativistic mass และ m 0 เป็น invariant mass เราจะได้
m r = E / c 2
m 0 = sqrt (E 2/c 4 - p 2/c 2 )
และ เราจะได้ m r = m 0 / sqrt(1 - v 2/c 2)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 9 ก.ค. 2549 (15:28) หวาว...โลกเรานี่มีอะไรเยอะแยะเลยนะเนี่ย ก่อนตายต้องได้รู้เรื่องพวกนี้เยอะๆเลย
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 16 25 ก.ค. 2549 (13:37) นักวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ ไม่ได้ทำวิจัยค้นคว้า เพื่อหวังจะสร้างอะไรที่มันขายได้หรือสร้างสิ่งที่มันอำนวยความสะดวก พัฒนาคุณภาพชีวิต แต่เขาวิจัยและค้นคว้า ด้วยความอยากรู้ อยากเห็นเพื่อตอบคำถาม ที่ธรรมชาติสร้างขึ้นมา และสิ่งที่ได้คือองค์ความรู้ใหม่ ความเข้าใจใหม่ๆ ในการมองธรรมชาติ รวมไปถึงกฏเกณฑ์ต่างๆ ของธรรมชาติที่ นักวิศกร หรือนักวิทย์ฯประยุกต์ สามารถคิดค้น ดัดแปลง นำไปต่อยอด ทำเป็นสิ่งประดิษฐ์ อะไรต่างๆ มากมาย มาให้เราๆ ท่านๆ ได้ใช้กัน ยกตัวอย่าง อย่างการพยายามตอบคำถามว่า อะไรทำให้วัตถุตกลงมา ไม่ลอยขึ้นไป การตอบคำถามนี้ ใครจะรู้ว่า ได้เปลี่ยนโลกทั้งใบเลย หรืออาจจะเป็น การหาคำตอบของปัญหาที่ว่า แสงเป็นคลื่นหรืออนุภาค ผลก็คือได้ทฤษฎีควอนตัมที่นำมาใช้ทำอะไรต่อมิอะไรได้มากมาย ดังนั้น มันไม่จำเป็นหรอกว่า ฮิกส์จะเอาไปทำอะไร แต่การพยายามไขปํญหานั่น สำคัญกว่า สำหรับวิทย์ฯบริสุทธิ์
ผมจินตนาการเอาเองนะ ว่า สมมุติว่า เรารู้ว่า อะไรทำให้เกิดมวล แล้วเรารู้ว่า มันประพฤติตัวอย่างไร มีกฏเกณฑ์อย่างไร ผมว่า น่าจะสร้างพวก ยานหรือรถลอยๆ ได้นะ เพราะเราอาจจะไปทำให้มวลมันเป็นศูนย์หรือมีค่าน้อยมากจนแค่ใช้ลมเป่าเบาๆ ข้างล่างมันก็ลอย ไม่แน่เหมือนกัน จินตนาการเล่นๆ อาจจะได้ยานลอยๆ เหมือนในหนังการ์ตูนก็ได้
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 18 16 ส.ค. 2549 (20:06) คนที่ออกจะท้วมๆ หรือเจ้าเนื้อหน่อย อาจไม่ต้องถูกเรียกหรือล้อด้วยคำที่ไม่ค่อยเข้าหูนัก แต่พวกเขาอาจจะได้รับคำอธิบายที่สุภาพกว่านั้นในเชิงฟิสิกส์ ด้วยการบอกว่า ตัวเขาก็แค่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคฮิกส์มากกว่าคนอื่นเท่านั้นเอง
ตามมุกนี้ไม่ทันครับ แหะๆ ใครก็ได้ช่วยที
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 19 19 ส.ค. 2549 (23:26) :) ก็ หลายคนคงไม่ค่อยพอใจนักถ้ามีคนมาหาว่าตัวเอง "อ้วน" น่ะครับ แต่ถ้ามาบอกว่า อนุภาคของร่างกายคุณทำปฏิกิริยากับสนามฮิกส์มากกว่าปกติ ก็คงฟังดูไม่หยาบคายเท่าไร ผมว่า มุขนี้ค่อนข้างจะส่วนตัวไปหน่อย แฮะแฮะ
 ความเห็นเพิ่มเติมที่ 20 20 ส.ค. 2550 (19:37) ดีมาก
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 21 19 มี.ค. 2551 (05:58) Nice site! Nikolet (IP:69.94.124.234)
| 
