"เซิร์น" ค้นพบอนุภาคใหม่มีควาร์กหนัก 2 ตัว

กราฟฟิกอนุภาคที่ถูกค้นพบใหม่ Image copyright CERN

องค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือ เซิร์น (CERN) เปิดเผยว่าหน่วยปฏิบัติการย่อย LHCb ของเครื่องชนอนุภาคแอลเอชซี (LHC) ได้ค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ซึ่งมีควาร์กแบบหนักอยู่ด้วยกันถึง 2 ตัว ทำให้เป็นอนุภาคที่มีมวลมากกว่าโปรตอนถึง 4 เท่า ซึ่งเป็นคุณสมบัติพิเศษที่จะช่วยให้นักฟิสิกส์ได้เรียนรู้ทำความเข้าใจเรื่องแรงนิวเคลียร์แบบเข้มมากยิ่งขึ้น

อนุภาคดังกล่าวมีชื่อว่า "ซาย-ซีซี-พลัสพลัส" ( Ξcc++ ) จัดว่าเป็นอนุภาคบารีออนซึ่งเป็นจำพวกที่มีควาร์ก 3 ตัว แต่อนุภาคใหม่นี้มีความแตกต่างออกไป โดยควาร์ก 2 ตัวในจำนวนนี้จัดเป็นควาร์กหนัก (Heavy quark) ทั้งคู่ ซึ่งไม่เหมือนกับอนุภาคอื่น ๆ ที่มักมีควาร์กหนักอยู่เพียงตัวเดียว

คุณสมบัติพิเศษดังกล่าว ทำให้อนุภาคนี้มีประจุบวกถึงสองตัวซึ่งมากกว่าอนุภาคโปรตอน ทั้งยังมีมวลมากกว่าโปรตอนถึง 4 เท่า นอกจากนี้ การเคลื่อนที่ของควาร์กหนัก 2 ตัวในอนุภาคใหม่ยังมีลักษณะพิเศษ โดยต่างโคจรรอบกันและกันในทิศทางคงที่คล้ายระบบดาวคู่ในอวกาศอีกด้วย

ก่อนหน้านี้ ทฤษฎีทางฟิสิกส์อนุภาคได้ทำนายถึงการมีอยู่ของอนุภาคที่มีควาร์กหนักเป็นคู่มาก่อนแล้ว แต่ครั้งนี้นับเป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบอนุภาคดังกล่าวจริง โดยการที่มันมีทั้งควาร์กหนักและประจุบวกอยู่เป็นคู่ในนิวเคลียส ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องหันมาทำความเข้าใจเรื่องแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (Strong nuclear force) ซึ่งทำหน้าที่ยึดเหนี่ยวอนุภาคในนิวเคลียสเอาไว้ด้วยกันเสียใหม่

Image copyright EPA
คำบรรยายภาพ ส่วนหนึ่งของเครื่องชนอนุภาค Large Hadron Collider (LHC)

ดร. แพทริก สแปรดลิน จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ของสหราชอาณาจักร ผู้นำคณะวิจัยของ LHCb บอกว่าการค้นพบในครั้งนี้เปิดทางไปสู่การค้นคว้าหาความรู้แขนงใหม่ และจะมีการตีพิมพ์เผยแพร่รายละเอียดของเรื่องนี้ในวารสารวิชาการ Physical Review Letters ต่อไป

ทั้งนี้ สสารทั่วไปรอบตัวเรา ประกอบด้วยอะตอมซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนประกอบของศูนย์กลางอะตอมหรือนิวเคลียส โดยส่วนประกอบย่อยของโปรตอนและนิวตรอนนั้นได้แก่ควาร์ก 3 ตัว ซึ่งมีทั้งควาร์กแบบหนักและแบบเบา

ควาร์กที่มีอยู่ด้วยกัน 6 ประเภท จะประกอบกันขึ้นเป็นอนุภาคชนิดต่าง ๆ แต่ส่วนใหญ่แล้วอนุภาคทั่วไปจะมีควาร์กหนักอยู่เพียงตัวเดียวเท่านั้น

ข่าวที่เกี่ยวข้อง