“เซิร์น” พบวิธีใหม่ใช้เลเซอร์ไขความลับของปฏิสสาร

  • 22 ธันวาคม 2016
Image copyright CERN
คำบรรยายภาพ นักวิทยาศาสตร์สามารถดักจับและยึดหน่วงเอาปฏิสสารไว้ได้เป็นเวลานานพอที่จะสังเกตเห็นคุณสมบัติต่าง ๆ ของมัน ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งใหญ่

นักวิทยาศาสตร์ขององค์การวิจัยด้านนิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาคแห่งยุโรปหรือ "เซิร์น" (CERN) ในสวิตเซอร์แลนด์ เผยถึงการค้นพบวิธีใหม่ในการศึกษาความลับของปฏิสสาร (Antimatter) ลงในวารสารเนเจอร์ โดยล่าสุดประสบความสำเร็จในการใช้กับดักแม่เหล็กที่ออกแบบเป็นพิเศษ ดักจับปฏิสสารของไฮโดรเจนเอาไว้ได้ จากนั้นสามารถฉายแสงเลเซอร์ความถี่จำเพาะไปที่ปฏิสสาร เพื่อศึกษาดูว่ามีพฤติกรรมที่แตกต่างไปจากสสารทั่วไปอย่างไร

ปฏิสสารนั้นคือคู่ตรงข้ามของสสาร ซึ่งเชื่อว่าการระเบิดครั้งใหญ่หรือบิ๊กแบงได้ทำให้เกิดสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากัน แต่ในทุกวันนี้ จักรวาลกลับเต็มไปด้วยสสารจำนวนมากและแทบไม่มีปฏิสสารเหลือปรากฏอยู่เลย ซึ่งทฤษฎีฟิสิกส์ในปัจจุบันยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น

Image copyright Chukman So/Uni California, Berkeley
คำบรรยายภาพ การทดลองอัลฟ่าสามารถที่จะตรวจวัดได้ว่า ปฏิสสารมีพฤติกรรมตอบสนองต่อแสงเลเซอร์ความถี่หนึ่งอย่างไร

การศึกษาปฏิสสารนั้นทำได้ยากมาก เพราะการจะทำให้ปฏิสสารเกิดขึ้นและจับยึดหน่วงไว้ครู่หนึ่งนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากปฏิสสารจะสลายตัวไปเมื่อสัมผัสและมีปฏิกิริยากับสสารนั่นเอง

อย่างไรก็ตาม หน่วยการทดลองอัลฟ่า (Alpha experiment) ของเซิร์น สามารถศึกษาคุณสมบัติของปฏิสสารไฮโดรเจนได้แล้วด้วยวิธีการที่ค้นพบใหม่ข้างต้น ซึ่งนับว่าเป็นความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

นักวิจัยของหน่วยทดลองอัลฟ่าระบุว่า หลักการสำคัญของการศึกษาปฏิสสาร คือมุ่งพิสูจน์ว่ามันมีคุณสมบัติที่สอดคล้องกับทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐานทางฟิสิกส์หรือไม่ ซึ่งตามทฤษฎีนี้ปฏิสสารจะต้องมีคุณสมบัติเหมือนกันกับสสารในทุกด้าน หากพบความแตกต่างเพียงเล็กน้อยแม้ 1 ส่วนในพันล้านล้านส่วน ก็เท่ากับว่าทฤษฎีความรู้พื้นฐานดั้งเดิมดังกล่าวนั้นไม่ถูกต้อง

Image copyright DETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE PHOTO LIBRARY
คำบรรยายภาพ ปฏิสสารคือคู่ตรงข้ามของสสาร ซึ่งเชื่อว่าการระเบิดครั้งใหญ่หรือบิ๊กแบงได้ทำให้เกิดสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากัน

จากการทดลองฉายแสงเลเซอร์ไปยังคู่สสารและปฏิสสารของไฮโดรเจน โดยเปรียบเทียบปฏิกิริยาตอบสนองของทั้งสองต่อแสงเลเซอร์สีเดียวกันในแต่ละครั้ง พบว่าสสารและปฏิสสารของไฮโดรเจนมีคุณสมบัติในการตอบสนองต่อแสงเลเซอร์เหมือนกัน ซึ่งยืนยันว่าปฏิสสารที่ศึกษามีพฤติกรรมสอดคล้องกับที่ทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐานได้ทำนายไว้

อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องมีการทดลองเพื่อศึกษาปฏิสสารดังกล่าวต่อไปอีกหลายครั้งก่อนที่จะสรุปผลได้แน่ชัด โดยทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามปรับปรุงให้การทดลองมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น และกำลังสร้างเครื่องกลตัวใหม่เพื่อใช้ในการทดลองพฤติกรรมของปฏิสสารเมื่ออยู่ในสนามแรงโน้มถ่วงด้วย โดยเรียกชื่อเครื่องมือดังกล่าวว่าอัลฟ่าจี (Alpha-g) ซึ่งคาดว่าจะมีการก่อสร้างภายในปลายปีหน้า และพร้อมใช้งานภายในปี 2018