ชิ้นส่วนสุดท้ายต่อเสร็จ! "เซิร์น" พร้อมเดินเครื่องสู่ "ทฤษฎีสรรพสิ่ง" กลางปี

เซิร์น/ไซน์เดลี/เดอะรีจิสเตอร์ - ในที่สุดการติดตั้งเครื่องมือชิ้นสุดท้ายซึ่งเปรียบเสมือนจิ๊กซอว์ยักษ์ของ "เซิร์น" ก็ลุล่วงไปแล้ว จากนี้ไปคือการทดสอบการทำงานของเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่ฝังอยู่ชายแดนสวิส-ฝรั่งเศสว่าทำงานเรียบร้อยดีหรือไม่ ก่อนเดินเครื่องไขปริศนาเข้าใกล้ "ทฤษฎีสรรพสิ่ง" กลางปีนี้

อุปกรณ์ที่เรียกว่า "กังหันเล็ก" (small wheel) ซึ่งไม่เล็กดั่งชื่อนั้นเป็นชิ้นส่วนสุดท้ายของเครื่องตรวจจับอนุภาคของกลุ่ม "แอตลาส" (ATLAS) ที่เกิดจากความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกว่า 2,100 คนจาก 167 องค์กรใน 37 ประเทศนั้นได้ถูกลำเลียงสู่อุโมงค์ใต้ดินที่เมืองเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ อันเป็นห้องปฏิบัติการทางด้านฟิสิกส์อนุภาคขนาดใหญ่ของ "เซิร์น" (CERN) หรือองค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรปเพื่อวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ (European Center for Nuclear Research) เป็นที่เรียบร้อยแล้วเมื่อปลายเดือน ก.พ.ที่ผ่านมา

เครื่องตรวจจับอนุภาคของกลุ่มแอตลาสนี้เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาคขนาดใหญ่ที่สุดในโลก โดยวัดเป็นความยาวได้ 46 เมตร สูงและกว้าง 25 เมตร มีน้ำหนัก 7,000 ตันและเต้มไปด้วยเซนเซอร์กว่า 100 ล้านตัว ซึ่งอุปกรณ์เหล่านั้นมีหน้าที่ในการตรวจวัดอนุภาคที่คาดว่าเป็น "มิวออน" (muon) ซึ่งเกิดจากการชนกันของอนุภาคโปรตอนในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่แอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC)

ทั้งนี้ ชิ้นส่วนแรกของแอตลาสสำหรับการทดลองเริ่มติดตั้งมาตั้งแต่ปี 2546 จากนั้นก็มีอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดอีกมากมายถูกลำเลียงลงใต้ดินที่อยู่ลึกลงไป 100 เมตร

"นับเป็นวันที่น่าตื่นเต้นสำหรับเรา กระบวนการติดตั้งได้เดินมาบทสรุปแล้วและเราก็กำลังใส่เกียร์เพื่อเริ่มต้นโครงการใหม่สำหรับการวิจัยฟิสิกส์" มาร์ซิโอ เนสซี (Marzio Nessi) ผู้ประสานงานทางเทคนิคของกลุ่มแอตลาสกล่าว

แอตลาสมีกังหันเล็กอยู่ 2 ตัวซึ่งเล็กเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องตรวจวัดอนุภาคอื่นๆ โดยทั้งสองเครื่องนั้นต่างมีความเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 9.3 เมตรและหนักถึง 100 ตันเมื่อรวมกับวัสดุซึ่งใช้เป็นฉนวนที่มีมวลมากด้วย และยังมีเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงเพื่อจำแนกโมเมนตัมของอนุภาคที่จะเกิดขึ้นจากเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีด้วย

รวมพื้นที่ทั้งหมดสำหรับระบบตรวจวัดสเปกตรัมของมิวออนนั้นเท่ากับสนามฟุตบอล 3 แห่งและรวม 1.2 ล้านช่องทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ขึ้นต่อกันด้วย เมื่ออนุภาคผ่านสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจากแม่เหล็กที่เป็นตัวนำยิ่งยวดแล้ว อุปกรณ์ตรวจวัดต่างๆ จะสามารถติดตามอนุภาคได้อย่างแม่นยำถึงระดับความกว้างเท่าเส้นผมเลยทีเดียว

"เครื่องตรวจวัดที่แตกหักง่ายนี้ประกอบขึ้นเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยก่อสร้างเพื่อฟิสิกส์พลังงานสูง" เกออร์ก ไมเกนเบิร์ก (George Mikenberg) หัวหน้าโครงการตรวจจับมิวออนของแอตลาสกล่าว

ด้านอารีลลา แคททาอิ (Ariella Cattai) หัวหน้าทีมกังหันเล็กกล่าวว่า หนึ่งในความท้าทายสำคัญคือการลำเลียงกังหันเล็กลงสู่ใต้ดินด้วยรูปแบบการเคลื่อนที่แบบซิกแซกไปตามเส้นทาง และการจัดเรียงเครื่องตรวจวัดในระยะห่างระดับมิลลิเมตรจากเครื่องตรวจวัดอื่นๆ ที่ติดตั้งเรียบร้อยแล้วภายในอุโมงค์

ทั้งนี้ทีมพัฒนาเครื่องตรวจวัดสเปกตรัมมิวออนซึ่งประกอบด้วยนักฟิสิกส์กว่า 450 คนจาก 48 องค์กรนั้นใช้เวลามากกว่าทศวรรษเพื่อการพัฒนาเครื่องมือตั้งแต่วางแผนไปจนถึงก่อสร้างเครื่องมือสำหรับระบบที่ซับซ้อน หลังการติดตั้งชิ้นส่วนสุดท้ายแล้ว อีกหลายสัปดาห์หลังจากนี้ก็คือการทดสอบเครื่องไม้เครื่องมือ และการทดลองจริงจะเริ่มขึ้นในฤดูร้อนภายในปีนี้ของโลกในเขตอบอุ่นนั้นคือตั้งแต่เดือน ก.ค.เป็นต้นไป

การทดลองเดินเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีจะนำนักฟิสิกส์ไปสู่การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่เริ่มต้นด้วยคำอธิบายเรื่องแรงโน้มถ่วงของนิวตัน โดยแรงโน้มถ่วงนั้นมีอยู่ทุกหนทุกแห่งเนื่องจากเป็นแรงที่กระทำต่อมวล แต่จนถึงทุกวันนี้วิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมอนุภาคจึงมีมวลอย่างที่เป็น ซึ่งเชื่อว่าการทดลองของเซิร์นนั้นจะให้คำตอบได้

ไม่เพียงเท่านั้นการเดินเครื่องแอลเอชซียังจะพิสูจน์สสารมืดและพลังงานมืดที่ลึกลับของเอกภพด้วย ทั้งนี้นักวิทยาศาสตร์จะได้สืบเสาะหาความจริงถึงเหตุผลในสิทธิพิเศษของธรรมชาติที่ให้สสารมีเหนือกว่าปฏิสสาร และพิสูจน์สสารขณะที่มีอยู่ใกล้เคียงกับการเริ่มต้นของเวลา รวมทั้งมองหามิติพิเศษของกาล-อวกาศ (space-time)

"เราเชื่อว่ามิวออนเป็นสัญลักษณ์ของเหตุการณ์ที่น่าสนใจ หากมีเหตุการ์ณที่สัมพัทธ์กับมิวออนอย่างเพียงพอ นั่นหมายถึงศาสตร์แห่งฟิสิกส์อนุภาคพลังงานสูงได้ก้าวข้ามประตูสู่ยุคแห่งความเข้าใจใหม่ และเป็นไปได้ว่าอาจจะเข้าใกล้ "ทฤษฎีสรรพสิ่ง" (Theory of everything) ที่ยังคงคลุมเครือ" คำกล่าวของ เจมส์ เบนซิงเกอร์ (James Bensinger) นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยบรานเดส (Brandeis University) ในสหรัฐฯ

อย่างไรก็ดีย้อนกลับไปเมื่อเดือน มี.ค.ปีที่ผ่านมา แม่เหล็กซึ่งเป็นโครงสร้างหลักของเครื่องเครื่องเร่งอนุภาคโปรตอนนั้นเกิดเสียหายระหว่างการทดสอบที่เป็นภารกิจประจำ ซึ่งเป็นความเสียหายที่ใกล้ระดับ "เกือบหายนะ" ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเดินเครื่องตามกำหนด.