[ช่องวิทยาศาสตร์เจ็ดหม้อ]การค้นพบอนุภาคมหาพระเจ้า 6 ผลกระทบ: จักรวาลอาจถูกทำลายหลังจากหลายพันล้านปี

เมื่อเวลา 3 มีนาคม 22 ตามเวลาปักกิ่ง สื่อจากต่างประเทศรายงานว่า นักฟิสิกส์ได้ประกาศเมื่อวันพฤหัสบดีที่ผ่านมา (14 มีนาคม) ว่าพวกเขาพบหลักฐานที่มั่นคงของสิ่งที่เรียกว่า 'อนุภาคของพระเจ้า' หรือฮิกส์โบซอน นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นหาตามร่องรอยของอนุภาคลึกลับนี้มาเป็นเวลานาน และหากสิ่งนี้ได้รับการยืนยัน การค้นพบดังกล่าวจะมีผลกระทบอย่างใหญ่หลวง

นี่คือแผนภาพเส้นทางอนุภาคจำลองที่ได้รับจากเครื่องตรวจจับ ATLAS ของ Large Hadron Collider ของศูนย์นิวเคลียร์ยุโรป ฮิกส์โบซอนเกิดขึ้นเมื่อโปรตอนสองตัวชนกันที่พลังงานสูงถึง 14 TeV จากนั้นมันจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นมิวออน 4 ตัว ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนมวลมากที่ตัวตรวจจับไม่สามารถดูดซับได้

มาตรฐานโมเดลเป็นทฤษฎีพื้นฐานของฟิสิกส์อนุภาค อย่างไรก็ตาม อนุภาคทั้งหมดที่ทำนายไว้ได้ถูกค้นพบแล้ว ยกเว้นฮิกส์โบซอน นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่อง Large Hadron Collider (LHC) ที่ตั้งอยู่ตามแนวชายแดนฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ ให้โปรตอนชนกันภายในวงแหวนยาว 27 กิโลเมตรด้วยความเร็วแสงเพื่อทำการทดลองที่เกี่ยวข้อง นักฟิสิกส์กล่าวว่า เมื่อยืนยันฮิกส์โบซอนแล้ว จะสร้างผลกระทบสำคัญอย่างน้อยหกประการดังนี้

1. เปิดเผยปริศนาที่มาของมวล
มวลของวัตถุเกิดขึ้นได้อย่างไร คำถามนี้ได้ครุ่นคิดในวงการฟิสิกส์มานาน ฮิกส์โบซอนถูกเชื่อมโยงกับต้นกำเนิดมวลของวัตถุทั้งหมดในจักรวาล ฮิกส์โบซอนเกี่ยวข้องกับสนามชนิดหนึ่งที่เรียกว่าสนามฮิกส์ ซึ่งในทางทฤษฎีเชื่อว่าสนามนี้แผ่กระจายทั่วจักรวาล เมื่ออนุภาคอื่น ๆ ในจักรวาลเคลื่อนผ่านสนามนี้ อนุภาคเหล่านั้นจะได้คุณสมบัติมวล เปรียบเทียบได้กับการที่ทุกคนว่ายน้ำในสระ ทุกคนจะเปียก พอถูกน้ำก็ถือว่าได้มวลเหมือนกัน

โจอาโอ กีมาราเอล ดา คอสตา นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯ กล่าวว่า "กลไกของอนุภาคฮิกส์ทำให้เราเข้าใจวิธีที่อนุภาคได้รับมวล" คอสตาเป็นหัวหน้ามาตรฐานโมเดลของอุปกรณ์ตรวจจับ ATLAS ของ LHC เมื่อปีที่แล้ว เมื่อศูนย์นิวเคลียร์ยุโรปประกาศการค้นพบอนุภาคฮิกส์ที่สงสัย เขากล่าวว่า "หากไม่มีกลไกนี้ ทุกสิ่งทุกอย่างจะสูญเสียมวล" การยืนยันว่าอนุภาคที่ค้นพบนี้คือฮิกส์โบซอน จะพิสูจน์ว่าทฤษฎีของเราที่ว่าอนุภาคได้รับมวลตามวิธีนี้นั้นถูกต้องศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์แห่งสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียของสหรัฐอเมริกา มาริอา สปิโรพลู (Maria Spiropulu) กล่าวว่า "การค้นพบนี้สนับสนุนมุมมองของเราเกี่ยวกับแหล่งที่มาของมวลในระดับควอนตัม และนี่ก็คือเหตุผลที่เราสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นมา นี่คือความสำเร็จที่ไม่มีใครเทียบได้" ต่อจากนี้ นี่จะช่วยให้เราได้เบาะแสในการแก้ไขปัญหาที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น นั่นคือ: ทำไมอนุภาคเหล่านี้ถึงมีมวลในค่าดังกล่าว ค่านี้ถูกกำหนดขึ้นอย่างไร สำหรับเรื่องนี้ นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ลิซ่า แรนเดล (Lisa Randall) กล่าวว่า "นี่เป็นคำถามที่ใหญ่กว่ามาก การยืนยันว่าเป็นอนุภาคฮิกส์จริง ๆ เป็นเพียงขั้นตอนแรกของกระบวนการทั้งหมด จากนั้นเราจึงสามารถก้าวไปข้างหน้าได้อีก ทั้งสองสิ่งนี้เชื่อมโยงกัน"\2. การปรับปรุงแบบจำลองมาตรฐาน\แบบจำลองมาตรฐานเป็นรากฐานของฟิสิกส์อนุภาคสมัยใหม่ ซึ่งอธิบายถึงอนุภาคทั้งหมดในจักรวาล อนุภาคทั้งหมดที่แบบจำลองมาตรฐานทำนายไว้นั้นถูกค้นพบแล้ว ยกเว้นอนุภาคฮิกส์ เมื่อปีที่แล้วเมื่อผลลัพธ์เบื้องต้นถูกประกาศ นักวิทยาศาสตร์อุปกรณ์ทดลอง ATLAS ของศูนย์เชิงนิวเคลียร์ยุโรป โจนาส สแตรนด์เบิร์ก (Jonas Strandberg) เคยกล่าวว่า "นี่คือชิ้นส่วนที่ขาดหายไปในแบบจำลองมาตรฐาน ดังนั้นหากการค้นพบนี้ได้รับการยืนยันอย่างเป็นทางการ มันจะพิสูจน์ว่าความเข้าใจของเราปัจจุบันถูกต้อง"จนถึงตอนนี้ อนุภาคฮิกส์ที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบนั้นดูเหมือนจะสอดคล้องกับคุณสมบัติที่แบบจำลองมาตรฐานทำนายไว้ แต่แม้เป็นเช่นนั้น แบบจำลองมาตรฐานเองก็ยังไม่สมบูรณ์ เช่น มันไม่ได้รวมแรงโน้มถ่วงเข้าไป และยังไม่ได้พิจารณาส่วนของสสารมืดซึ่งถูกคิดว่าครอบงำปริมาณสสารทั้งหมดในจักรวาลประมาณ 98%\นักฟิสิกส์จากศูนย์ CMS ของห้องทดลองแห่งชาติแฟร์มีสหรัฐอเมริกา แพ็ตตี้ แมคไบรด์ (Patty McBride) กล่าวเมื่อวันพฤหัสบดีที่แล้วว่า "แม้ว่าจะมีหลักฐานยืนยันชัดเจนว่าอนุภาคที่เราค้นพบใหม่นี้คือโบซอนฮิกส์ตามที่แบบจำลองมาตรฐานทำนาย แต่ความเข้าใจของเราต่อจักรวาลยังคงคลุมเครือ" เขากล่าวว่า "เรายังไม่สามารถเข้าใจได้ว่าทำไมแรงโน้มถ่วงถึงอ่อนมาก เรายังต้องเผชิญกับการมีอยู่ของสสารมืดมหาศาล อย่างไรก็ตาม สำหรับทฤษฎีคลาสสิกที่มีอายุมากว่า 48 ปีนี้ การก้าวสู่การปรับปรุงเป็นก้าวแรกที่น่ายินดี"\3. ปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าอ่อน\การยืนยันอนุภาคฮิกส์ยังจะมีผลสำคัญต่อการสร้างปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าอ่อนอีกด้วยปฏิสัมพันธ์นี้เป็นคําอธิบายรวมของปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอ่อน ซึ่งทั้งสองเป็นแรงพื้นฐานในธรรมชาติปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคที่มีประจุ ขณะที่ปฏิสัมพันธ์อ่อนอธิบายกระบวนการสลายตัวของกัมมันตรังสี
แรงทั้งหมดในธรรมชาติเกี่ยวข้องกับอนุภาคบางชนิดตัวอย่างเช่น อนุภาคที่เกี่ยวข้องกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าคือโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคพิเศษที่มีมวลเป็นศูนย์แรงปฏิสัมพันธ์อ่อนสัมพันธ์กับโบซอนที่เรียกว่า W และ Z ซึ่งทั้งสองมีมวลสูงมากแหล่งมวลของอนุภาคเหล่านี้เชื่อว่าเกิดจากโบซอนฮิกส์
Schlandberg จาก CERN กล่าวว่า: "ถ้าแนวคิดสนามฮิกส์ถูกนํามาใช้ โบซอน W และ Z จะผสมกับสนามนี้ และในกระบวนการนี้พวกมันจะได้รับมวล" "เขากล่าวว่า "นี่อธิบายได้ว่าทําไมโบซอน W และ Z จึงมีมวล และรวมแรงพื้นฐานสองอย่างคือ การกระทําแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิสัมพันธ์แบบอ่อน ทําให้เกิดปฏิสัมพันธ์แบบอิเล็กโทรวีค"”
4.ทฤษฎีซูเปอร์สมมาตร
ซูเปอร์สมมาตรจะได้รับอิทธิพลจากการค้นพบอนุภาคฮิกส์ด้วยทฤษฎีนี้เชื่อว่าอนุภาคที่รู้จักทุกตัวมี "ซูเปอร์พาร์ทเนอร์" ซึ่งมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันเล็กน้อยซูเปอร์สมมาตรน่าสนใจมากเพราะสามารถรวมแรงพื้นฐานอื่น ๆ ในธรรมชาติเข้าด้วยกัน และอาจเปิดเผยความลึกลับขององค์ประกอบสสารมืดอย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ แนวโน้มของทฤษฎีนี้ยังดูมืดนักวิทยาศาสตร์พบเพียงอนุภาคที่มีคุณสมบัติคล้ายกับอนุภาคฮิกส์ที่ทํานายโดยแบบจําลองมาตรฐานเท่านั้น แต่ยังไม่พบเบาะแสใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคซูเปอร์สมมาตร
5. เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ \ เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) เป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกศูนย์วิจัยมูลค่าประมาณ 10 พันล้านดอลลาร์นี้เป็นของ CERN องค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างศูนย์เร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดในโลกในบรรดาเป้าหมายเหล่านี้ การค้นพบฮิกส์โบซอนถูกจัดให้เป็นหนึ่งในลําดับความสําคัญสูงสุดของอุปกรณ์นี้ผลลัพธ์ล่าสุดที่ประกาศออกมาเป็นหลักฐานที่ชัดเจนถึงความสําเร็จก่อนหน้านี้ของ LHC และเป็นหลักฐานที่ดีที่สุดของความสําเร็จอันมีคุณค่าของนักฟิสิกส์ที่ทํางานอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยที่นี่เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ในแถลงการณ์เมื่อปีที่แล้ว สไปโรพูลูกล่าวว่า: "การค้นพบนี้สนับสนุนมุมมองของเราเกี่ยวกับแหล่งที่มาของมวลในระดับควอนตัม ซึ่งเป็นจุดประสงค์ของการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่นี่คือความสําเร็จที่ไม่มีใครเทียบได้"เขากล่าวว่า: "นักวิทยาศาสตร์รอคอยช่วงเวลานี้มาทั้งชั่วอายุคนนักฟิสิกส์อนุภาค วิศวกร และช่างเทคนิคจากมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยทั่วโลกได้ทุ่มเททํางานหนักมาหลายสิบปีเพื่อให้บรรลุความสําเร็จนี้ตอนนี้เป็นเวลาที่เราควรหยุดคิดสักครู่ มองย้อนกลับไปถึงความสําคัญของการค้นพบนี้ แล้วจึงดําเนินการเก็บรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลจํานวนมหาศาลต่อไป"ฮิกส์โบซอนถูกเสนอครั้งแรกในปี 1964 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ พีท ฮิกส์ และเพื่อนร่วมงานของเขา ส่วนท้ายของชื่อนี้เพื่อรําลึกถึงนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียผู้มีชื่อเสียง โบส ซึ่งร่วมกับไอน์สไตน์ได้ให้คํานิยามของโบซอนโบซอนเป็นกลุ่มอนุภาคพื้นฐาน โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยกลูออนและกราวิตอนพวกมันมีหน้าที่ในการส่งผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่างเฟอร์มิออน เช่น ควาร์ก อิเล็กตรอน และนิวตริโนเฟอร์มิออนเป็นอนุภาคพื้นฐานอีกชนิดหนึ่งในจักรวาล
6.ชะตากรรมของจักรวาล
การยืนยันโบซอนฮิกส์จะเปิดประตูให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทําการคํานวณที่ก่อนหน้านี้เป็นไปไม่ได้การคํานวณบางส่วนเกี่ยวข้องกับชะตากรรมของจักรวาลมีความเชื่อว่าจักรวาลจะถูกทําลายภายในพันล้านปีข้างหน้า
ในการคํานวณเช่นนี้ มวลของโบซอนฮิกส์เองเป็นพารามิเตอร์ที่สําคัญมาก ทํานายชะตากรรมในอนาคตของกาลอวกาศ การวัดในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าโบซอนฮิกส์มีมวลประมาณ 126 เท่าของโปรตอน ซึ่งเป็นค่าที่เกือบจะถึงจุดวิกฤตที่อาจนําจักรวาลไปสู่การทําลายล้างภายในหลายพันล้านปีโจเซฟ ลิคเคน นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติเฟอร์มีในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า: "การคํานวณบอกเราว่าในอีกหลายพันล้านปี จักรวาลอาจเผชิญกับหายนะ"เขากล่าวว่า: "นี่อาจหมายความว่าจักรวาลที่เราอาศัยอยู่มีความไม่มั่นคงโดยธรรมชาติ และในอีกหลายพันล้านปี ทั้งหมดนี้จะพังทลาย"”