คืนนั้นดูทีวี ผมสนใจที่วิทยากรท่านหนึ่งพูดถึงพระพุทธเจ้าค้นพบการบรรลุความจริงที่หลุดพ้น ซึ่งเป็นเรื่องที่เล็กที่สุดที่อยู่ภายในตัวของเราที่เรียกจิต วิทยากรท่านนี้กล่าวต่อว่า นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งก็สนใจเรื่องที่เล็กที่สุดที่มนุษย์ไม่เคยเข้าใจมาก่อน และร่วมกันตั้ง CERN เพื่อศึกษาเรื่องนี้ ผมเคยได้ยินมาบ้างเกี่ยวกับ CERN แต่ไม่สะดุดใจเท่ากับคืนนั้น จึงไปไปค้นจนได้เรื่องราวของ CERN มา ขออนุญาตเจ้าของเรื่องคัดมานะครับ…..
———————-
ข่าวใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์หนีไม่พ้นการเริ่มเดิน เครื่อง “ลาร์จ แฮดรอน คอไลเดอร์” (Large Hadron Collider หรือ LHC) โครงการทดลองฟิสิกส์ขนาดยักษ์สังกัดสถาบันวิจัยนิวเคลียร์แห่งสหภาพยุโรปที่ มีนักวิทยาศาสตร์เข้าร่วมทดลองกว่า 8 พันคนจากกว่า 85 ประเทศ
LHC คือเครื่องเร่งอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงที่ โดยมีจุดมุ่งหมายคือยิงโปรตอนเข้ามาชนกันด้วยพลังงานสูงยิ่งยวดแล้วดูว่าจะ เกิดอะไรขึ้น ทำไมต้องเร่งอนุภาค แล้วจะเร่งไปไหน
หากเราอยากจะรู้ว่าข้างในหินประกอบไปด้วยแร่อะไร ก็ทุบให้แตกแล้วเก็บเศษมาวิเคราะห์ ถ้าเราอยากรู้ว่าข้างในอนุภาคที่ประกอบเป็นธาตุต่างๆ เช่น โปรตอน นิวตรอน (สองอย่างนี้เรียกรวมกันว่า “แฮดรอน “) ประกอบไปด้วยองค์ประกอบย่อยอะไรบ้าง เราก็ต้องหาทางทำให้อนุภาคนั้นแตกออก แต่โปรตอนมีขนาดเล็กถึงหนึ่งส่วนพันล้านล้านเมตร และมวลเพียงหนึ่งส่วนพันล้านล้านล้านล้านกิโลกรัม
ทางที่เป็นไปได้ก็คือ “ซิ่ง”โปรตอนเข้าไปชนอะไรสักอย่างด้วยความเร็วสูงจนโปรตอนแตกเป็นเสี่ยงๆ แล้วใช้เครื่องตรวจจับอนุภาคคอยจับตามองว่ามี “เศษอนุภาคมูลฐาน” อะไรหลุดออกมาบ้าง การ “ซิ่ง” โปรตอนนี้เองที่เรียกว่าการเร่งอนุภาค การเร่งอนุภาคนี้เมื่อ 40 ปีที่แล้วทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ “ควาร์ก” ซึ่งเป็นส่วนประกอบย่อยของโปรตอนและนิวตรอนใน ทุกๆ อะตอมที่เรารู้จัก เมื่อนักฟิสิกส์เห็นทางแล้วว่าสามารถศึกษาองค์ประกอบของสสารและความสัมพันธ์ ระหว่างองค์ประกอบแต่ละอย่างได้ด้วยการเร่งอนุภาค ก็มีการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่สามารถ “ซิ่ง” โปรตรอนหรือนิวเคลียสของอะตอมให้มีพลังงานสูงมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง
รถแข่ง หากจะให้แล่นได้เร็วมากๆ ก็ต้องมีทางวิ่งยาวๆ ให้เร่งความเร็วขึ้นไปเรื่อยๆ ทางที่ดีก็ให้วิ่งเป็นวงกลมจะได้ประหยัดเนื้อที่ เมื่ออนุภาคถูกเร่งจนมีพลังงานสูงก็จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเกือบเท่า ความเร็วแสง จึงต้องมีลู่วิ่งเป็นวงกลมใหญ่ๆ ในกรณีของ LHC ทางวิ่งของโปรตอนนี้เป็นวงกลมที่เส้นรอบวงยาว 27 กิโลเมตร ฝังอยู่ใต้ดินตามแนวพรมแดนฝรั่งเศส-สวิสเซอร์แลนด์
การทดลองที่ LHC นี้ไม่ได้หวังแค่เพียงว่าโปรตอนจะแตกออกแล้วศึกษาว่ามีอะไรอยู่ภายใน แต่ต้องการให้ลำโปรตอนนำพลังงานจำนวนมากมาอัดเข้าด้วยกันในพื้นที่เล็กๆ เพื่อสร้างมวลขึ้นมาจากพลังงานตามสมการ E = mc^2 ของไอน์สไตน์ ซึ่งบอกเราว่าหากนำมวล m มาสลายจะได้พลังงาน mc^2 และในทางกลับกันหากนำพลังงาน mc^2 มาอัดเข้าด้วยกันก็จะสร้างมวล m ขึ้นมาได้
นั่นคือมวลกับพลังงานนั้นเป็นสิ่งเดียวกันสามารถแปรสภาพกลับไปกลับมาได้ ตรงนี้เองครับที่ทำให้ LHC เป็นการทดลองที่น่าสนใจ เพราะจะมีอนุภาคมูลฐานใหม่เกิดขึ้นมากมาย อนุภาคเหล่านี้ไม่ใช่ธาตุที่เรารู้จักนะครับ แต่เป็นอนุภาคระดับย่อยลงไปกว่านั้นอีก
เราต้องเข้าใจความสัมพันธ์ของสสารในระดับย่อยที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อจะ ได้นำมาอธิบายปรากฏการณ์ในระดับใหญ่ขึ้น อนุภาคที่เกิดใหม่เหล่านี้ไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ด้วยวิธีอื่น และเมื่อเกิดขึ้นก็จะคงอยู่เพียงชั่วขณะเพราะอนุภาคที่เกิดขึ้นจะเกิดมา พร้อม “คู่แฝด” หรือปฏิสสาร (Antiparticle) ซึ่งเมื่อมาเจอกันแล้วก็จะหักล้างกันหายไปทั้งคู่ทันที ดังนั้นในช่วงเวลาสั้นๆ ที่อนุภาคเกิดขึ้นจากการชนกันของโปรตอนนักฟิสิกส์ก็จะเก็บข้อมูลกันถี่ยิบ เพื่อดูว่ามีอะไรเกิดขึ้นมาใหม่บ้าง เป็นอนุภาคที่เรารู้จักกันมาก่อนหรือเปล่า
องค์ความรู้ที่สั่งสมมา ตลอด 30-40 ปีของการทดลองสร้างอนุภาคใหม่ พฤติกรรม และความสัมพันธ์ของอนุภาคแต่ละชนิดเป็นที่รู้จักกันในนามของ “ทฤษฎีมาตรฐาน” (Standard Model) ทฤษฏีนี้สามารถอธิบายการกำเนิดและสัมพันธ์ของอนุภาคมูลฐานที่พบ ในการทดลองเร่งอนุภาคได้แทบทุกชนิด ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความเข้าใจในธรรมชาติของสสารนั้นค่อนข้างเป็นที่น่าพอใจ
แต่ทฤษฎีมาตรฐานก็มีปัญหาอยู่บ้าง เพราะยังมีอนุภาคมูลฐานที่สำคัญอีกอย่างชื่อ ฮิกกส์โบซอน (Higgs Boson) ที่น่าจะมีอยู่ในธรรมชาติหากทฤษฎีนี้ไม่ผิด แต่เราก็ยังหาไม่พบเสียทีเนื่องจากเรายังไม่สามารถสร้างสภาพแวดล้อมที่มี พลังงานสูงพอที่อนุภาคนี้จะเกิดขึ้นได้ นักฟิสิกส์หวังว่า LHC จะสร้างพลังงานสูงพอที่อนุภาคฮิกกส์โบซอนขึ้นได้ ถ้าฮิกกส์โบซอนมีอยู่จริงตามทฤษฎีมันก็จะต้องเกิดขึ้นมาในการนำโปรตอนมาชนกันแน่ๆ หากไม่เจอฮิกกส์โบซอนก็แสดงว่าเราจะต้องมาแก้ไขทฤษฎีมาตรฐานกัน หากเจออนุภาคอื่นเกิดขึ้นมาที่ไม่ใช่ฮิกกส์โบซอนเราก็ยิ่งดี เพราะเราก็จะได้หลักฐานใหม่ที่จะช่วยให้ทฤษฎีมาตรฐานสมบูรณ์ยิ่งขึ้น
นักฟิสิกส์ยังหวังด้วยว่าระดับพลังงานสูงขนาดนี้อาจจะทำให้เราค้นพบมิติใหม่ ที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน! รวมทั้งปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่อาจจะเกิดเฉพาะในสภาวะพลังงานสูงยิ่งยวดแบบ สมัยเสี้ยววินาทีแรกหลังการระเบิดบิ๊กแบงที่ให้กำเนิดของเอกภพก็อาจจะสังเกต ได้จากการชนกันของโปรตอนพลังงานสูงด้วย สรุปว่าไม่ว่าผลจะออกมาเป็นยังไงก็ดีทั้งนั้นกับวงการวิทยาศาสตร์ครับ
มาถึงเรื่องที่มีคนกลัวกันมากจนทำให้ LHC เป็นข่าวครึกโครม ก็คือแนวคิดที่ว่าการชนกันของโปรตอนใน LHC อาจจะมีพลังงานสูงพอที่จะสังเคราะห์หลุมดำจิ๋ว (Micro Black Hole) ขึ้นได้และหลุมดำจิ๋วเหล่านี้อาจจะดูดสสารรอบข้างจนขยายใหญ่ขึ้นและกลืนโลกไปทั้งใบ”
แต่ในความเป็นจริงแล้วเรื่องนี้เป็นไปไม่ได้ครับ เพราะแม้ LHC จะเร่งอนุภาคจนมีพลังงานสูงยิ่งยวด ในอวกาศอันไกลโพ้นก็มีแหล่งเร่งอนุภาคตามธรรมชาติเช่น แก่นดาราจักรกัมมันตะอยู่แล้วและเราไม่เห็นจะเคยเห็นหลุมดำจิ๋วที่เกิดขึ้น จากวัตถุเหล่านี้เลย รังสีคอสมิกพลังงานสูงเข้ามาในบรรยากาศชั้นบนโลกอยู่ตลอดเวลาก็ไม่เห็นจะสร้างหลุมดำจิ๋วขึ้นมาได้ และที่สำคัญที่สุดก็คือหากมีหลุมดำจิ๋วเกิดขึ้นจริงๆ (โอกาส 1 ใน 50 ล้าน) หลุมดำเหล่านี้ก็จะ “ระเหย” สลายตัวไปเป็นอนุภาคอย่างอื่นในเวลาอันสั้นเนื่องจากขนาดเล็กเกินไป ซึ่งอาจจะเป็นเรื่องที่ยิ่งน่าตื่นเต้นของวงการวิทยาศาสตร์ที่ได้สังเกต ปรากฏการณ์นี้ก็เป็นได้
กระบวนการระเหยของหลุมดำเรียกว่า ปรากฏการณ์การแผ่รังสีฮอว์กิง (Hawking Radiation) ตั้งชื่อตาม สตีเฟน ฮอว์กิง นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษนั่งรถเข็นชื่อดังที่เขียนหนังสือเรื่อง ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา
ตอนนี้ LHC พังอยู่ครับ เพราะฮีเลียมที่ใช้หล่อเย็นรั่ว (เป็นเรื่องธรรมดาของการทดลองลักษณะนี้) ได้ยินว่าใช้เวลาซ่อมถึงประมาณต้นปีหน้าครับ
—————-
วันก่อนผมแวะทานอาหารมังสะวิรัติของ SMC เจ้าของร้านก็บอกว่าให้เร่งปฏิบัติธรรมไว้ โลกกำลังก้าวเข้าสู่มหาวิบัติ…
วันก่อนก็มีกลุ่มคนพูดถึงอุบัติภัยธรรมชาติครั้งใหญ่หลวงกำลังจะเกิดขึ้นในอีก ปี สองปีข้างหน้า
ผมไม่ได้ตื่นตระหนก หรือคลั่งไคล้สิ่งบอกกล่าวเหล่านี้ เท่าๆกับ นักวิทยาศาสตร์ CERN กล่าวว่า ไม่มีทางที่จะเกิดหลุมดำจากการทดลองที่กำลังจะเกิดขึ้นนี้ได้ แต่ผมสนใจว่ามนุษย์กลุ่มหนึ่งกำลังหาคำตอบด้วยการลงทุนมหาศาล และมีคนกลุ่มหนึ่งแสวงหาความหลุดพ้นด้วยลำพังตัวตนเท่านั้น แต่คนจำนวนมหาศาลกำลังไหลรื่นไปกับชีวิตที่ห่อหุ้มด้วยมายา
แม้แต่ตัวผมเอง…
แหล่งข้อมูล: วารสาร Go Genius
องค์กรเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป ( European Organization for Nuclear Research; CERN) เรียกโดยทั่วไปว่า “เซิร์น” เป็นองค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรปเพื่อวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ ก่อตั้งเมื่อวันที่ 29 กันยายน
พ.ศ. 2497 โดยมีประเทศสมาชิกก่อตั้ง 12 ประเทศ เมื่อแรกก่อตั้ง เซิร์น มีชื่อว่า “สภาวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป” หรือ Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (European Council for Nuclear Research) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อย่อ CERN
บทบาทหลักของเซิร์นคือ การจัดเตรียมเครื่องเร่งอนุภาคและโครงสร้างอื่นๆที่จำเป็นต่อการวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาค เซิร์นเป็นสถานที่ทำการทดลองมากมายที่เกิดจากความร่วมมือระหว่างประเทศเพื่อ นำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ และยังมีชื่อเสียงในฐานะเป็นต้นกำเนิดของเวิลด์ไวด์เว็บ สำนักงานหลักที่เขตเมแร็ง มีศูนย์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูง มากเพื่อการวิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลอง และเนื่องจากจำเป็นต้องทำให้นักวิจัยในสถานที่อื่นสามารถนำข้อมูลเหล่านี้ไป ใช้ได้ จึงต้องมีฮับสำหรับข่ายงานบริเวณกว้างอีกด้วย
ในฐานะที่เป็นองค์กรระหว่างประเทศ สถานที่ของเซิร์นจึงไม่อยู่ภายใต้อำนาจทางกฎหมายของทั้งสวิตเซอร์แลนด์และ ฝรั่งเศส ใน พ.ศ. 2551 เซิร์นได้รับยอดบริจาคจากประเทศสมาชิกรวมแล้ว 1 พันล้านฟรังก์สวิส[2] สำนักงานใหญ่ของเซิร์น ตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของกรุงเจนีวา ใกล้กับชายแดนฝรั่งเศส-สวิตเซอร์แลนด์ เป็นที่ตั้งของห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์ฟิสิกส์ขนาดใหญ่
