"เซิร์น" อุ่นเครื่องผ่านฉลุย อีกหลายเดือนกว่าจะจับอนุภาคชนกัน

นักฟิสิกส์กำลังตรวจสอบการทำงานของระบบอย่างขมักเขม้น โดยในจอมอนิเตอร์คือภาพจำลองอุโมงค์ทดลองขนาดยักษ์ เปิดโหมดไฟเขียวตามจุดต่างๆ เพื่อบังคับให้ลำโปรตอนผ่านไปได้ ตามทิศทางที่กำหนดไว้ ก่อนจะทดลองจริงในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า (ภาพ CERN)

“เซิร์น” ตัดริบบิ้น เปิดเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ด้วยการยิงลำแสงแรกทดสอบระบบ ก่อนวางแผนปล่อยอนุภาคชนกัน หา “อนุภาคพระเจ้า” ต้นตอมวลในเอกภพ นักฟิสิกส์ย้ำแม้เกิดหลุมดำจิ๋วก็สลายตัวอย่างรวดเร็ว ไม่ถึงขั้นกลืนกินโลก แต่หากอนุภาคเกินควบคุม แค่เครื่องพัง แต่ทุกอย่างยังอยู่ในอุโมงค์

เสียงปรบมือของเหล่านักวิทยาศาสตร์ที่อยู่ ณ ที่ทำการ “เซิร์น” หรือ องค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรปเพื่อการวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ (European Organisation for Nuclear Research : CERN) ที่เมืองเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ดังขึ้นทันที ที่แสงโปรตอนลำแรก ถูกยิงเข้าสู่เครื่องเร่งอนุภาคยักษ์ เมื่อเวลา 09.35 น. ของวันที่ 10 ก.ย.51 ตามเวลาท้องถิ่น หรือตรงกับเวลา 14.35 น. ตามเวลาประเทศไทย ถือเป็นการตัดริบบิ้น เปิดภารกิจการทดลองเพื่อค้นหาต้นกำเนิดของจักรวาลอย่างเป็นทางการ

โปรตอนลำแสงแรกถูกยิงออกไป สู่เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) เพื่อให้วิ่งเข้าสู่แนวท่อทดลองความยาว 27 กิโลเมตร ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา โดยการเดินทางของโปรตอนครั้งนี้ จะช้ากว่าปกติ เพราะต้องการตรวจสอบระบบในแต่ละจุดว่า ทำงานตามที่คาดหมายหรือไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งตามสถานีตรวจจับอนุภาคทั้ง 4 แห่งที่เป็นเสมือนหอคอยตั้งอยู่เป็นระยะ รายล้อมอุโมงค์

อีกราว 1 ชั่วโมงให้หลัง ทั้งนักวิทยาศาสตร์และผู้สื่อข่าวในห้องควบคุมของเซิร์น ต่างก็ได้เห็นจุดขาว 2 จุดปรากฎบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ ซึ่งแสดงว่า โปรตอนได้เดินทางครบรอบวงแหวนท่อทดลองที่ลึกลงไปใต้ดิน 100 เมตร

ลิน อีวานส์ (Lyn Evans) ผู้นำโครงการทดลอง ไม่รอช้าที่จะชวนเพื่อนร่วมงาน เปิดแชมเปญจ์ฉลองภารกิจครึ่งเช้า ที่รอคอยมานาน พร้อมๆ กับนักวิทยาศาสตร์ของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา (U.S. Department of Energy : DOE) และมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งสหรัฐฯ (National Science Foundation :NSF) ที่ชมการทดลองโดยการถ่ายทอดสดผ่านดาวเทียม ที่ชิคาโก ในฐานะผู้มีส่วนร่วมคนสำคัญ ทั้งกำลังเงินและกำลังกาย ให้กับโครงการนี้ของเซิร์น

อีก 4 ชั่วโมงถัดมา เมื่ออุปกรณ์ต่างๆ ที่ต้องใช้พลังงานจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมหาศาล เย็นตัวลง ลำแสงโปรตอนก็ถูกยิงเข้าสู่เครื่องเร่งอนุภาคอีกครั้งหนึ่ง แต่คราวนี้ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา เพื่อตรวจดูว่า หากโปรตอนใช้เส้นทางและทิศทางนี้ จะมีปัญหาใดหรือไม่ ซึ่งการเดินทางของแสงก็ผ่านไปได้ด้วยดี แม้จะมีการติดขัดเล็กน้อย ที่บางสถานีระหว่างทาง

อีวานส์ซึ่งทำงานกับเซิร์นมาตั้งแต่ปี พ.ศ.2527 ดูผ่อนคลายขึ้น หลังจากด่านแรก ผ่านไปได้ด้วยดี เขากล่าวแก่บรรดานักข่าวว่า เครื่องกลชิ้นนี้มีความซับซ้อนอย่างมหาศาล ดังนั้นจึงอาจเกิดข้อผิดพลาดเมื่อใดก็ได้ แต่การทดสอบในช่วงเช้าทำให้เขาโล่งใจ

อย่างไรก็ดี แม้ว่าจะอยู่ในฐานะหัวหน้าโครงการ แต่อีวานส์ก็ยังไม่ฟันธงลงไปว่า จะจับอนุภาคชนกันในวันใด เพียงแต่ยืนยันว่าขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถดำเนินการทดลองการชนกันได้แล้ว ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่เดือนถัดจากนี้

แท้จริงแล้วการทดลองดังกล่าว เป็นเพียงการเตรียมความพร้อม ก่อนที่จะเร่งให้อนุภาคชนกัน ซึ่งนรพัทธ์ ศรีมโนภาษณ์ นิสิตปริญญาเอก ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งทำวิจัยร่วมกับเซิร์น และเคยเดินทางไปวิจัยอยู่ที่สถานีตรวจวัดอนุภาคของเซิร์น กล่าวว่า การทดลองครั้งนี้ เป็นเพียงการทดสอบดูว่า ลำอนุภาคสามารถวิ่งได้ครบรอบหรือไม่ ยังไม่มีการเร่งอนุภาคใดๆ และเป็นการประกาศถึงความพร้อมอย่างเป็นทางการ

เครื่องเร่งอนุภาคถูกออกแบบขึ้นมา เพื่อให้ผลักลำโปรตอนเดินทางด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง ซึ่งจะทำให้วิ่งวนรอบอุโมงค์ทดลองได้ 11,000 รอบต่อวินาที และเมื่อลำโปรตอน 2 ลำวิ่งจากคนละทิศทาง เข้าหากันในสภาวะสุญญากาศ ทั้งเย็นยะเยือกและว่างเปล่ากว่าห้วงอวกาศ ขณะที่ลำแสงตัดผ่านกัน อนุภาคโปรตอนส่วนหนึ่งจะชนกัน จากนั้น เครื่องตรวจวัดอนุภาคขนาดใหญ่ จะบันทึกข้อมูลนับล้านๆ ไว้ภายในเสี้ยววินาที

อย่างไรก็ดี เมื่อถึงวันที่ลำโปรตอนชนกันจริง จะทำให้เกิดข้อมูลมากมายมหาศาล โดยระบบจะเลือกข้อมูลที่น่าสนใจออกมา เทียบได้เท่ากับความจุของแผ่นวีซีดี 1 แผ่นต่อ 1 วินาที ดังนั้นตลอดทั้งปี จะมีข้อมูลออกมาเทียบเท่าวีซีดีประมาณ 23 ล้านแผ่น ซึ่งข้อมูลมากมายขนาดนี้ เซิร์นจำเป็นต้องใช้ระบบคอมพิวเตอร์กริด เพื่อเก็บและวิเคราะห์ข้อมูล โดยต้องเชื่อมกับศูนย์คอมพิวเตอร์ทั่วโลกที่โยงกันกว่า 60,000 เครื่อง

ทั้งนี้ หลายทศวรรษที่ผ่านมา เครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็กถูกนำมาใช้ตามห้องทดลองต่างๆ ทั่วโลก เพื่อให้นักฟิสิกส์ได้ค้นหาอนุภาคที่ก่อกำเนิดเป็นอะตอม โดยในช่วงไม่เกิน 100 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า โปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนประกอบที่เล็กสุดที่อยู่ใจกลางอะตอม แต่ต่อมาเครื่องเร่งอนุภาคก็ทำให้ค้นพบว่า ยังมีอนุภาคที่เล็กลงไปกว่านั้น คือ ควาร์ก และ กลูออน รวมถึงแรงและอนุภาคอื่นๆ อีก แต่ก็ยังเชื่อว่า น่าจะมีอนุภาคมูลฐานซ่อนอยู่อีก

ทำให้การทดลองของเซิร์นครั้งนี้ เป้าหมายสำคัญคือ การไขปริศนาจุดเริ่มต้นของกำเนิดจักรวาล ไม่ว่าจะเป็นการตอบคำถามว่า สสารต่างๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเรานั้น เกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งอนุภาค "ฮิกก์ส" ที่นำเสนอในปี พ.ศ. 2507 โดยปีเตอร์ ฮิกก์ส (Peter Higgs) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จนได้รับการขนานนามว่า เป็น "อนุภาคพระเจ้า" คือสิ่งสำคัญที่นักฟิสิกส์ต้องการค้นหาให้พบ เพื่อที่จะอธิบายว่ามวลเกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไมบางอนุภาคจึงมีมวล ขณะที่บางอนุภาคไม่มีมวล อาทิ วัตถุมืด และพลังงานมืด

นอกจากนี้ เครื่องเร่งอนุภาคของเซิร์น ยังเป็นเครื่องมือที่จะพิสูจน์ทฤษฎีฟิสิกส์อีกมากมาย โดยนรพัทธ์อธิบายว่า นักฟิสิกส์ต่างมีทฤษฎีที่เชื่อว่าเป็นจริง และต่างรอผลที่เกิดขึ้น จากการทดลองจับอนุภาคชนกัน เพื่อนำไปทดสอบทฤษฎีต่างๆ

"เครื่องเร่งอนุภาค จะเหวี่ยงให้ลำอนุภาค 2 ลำ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง ในทิศทางตรงข้ามกัน เมื่อถึงระดับพลังงานที่ต้องการ ก็บังคับให้ลำอนุภาคชนกันบริเวณที่มีเครื่องตรวจวัดอนุภาค" นายนรพัทธ์อธิบาย และเมื่ออนุภาคชนกัน จะเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน ในระยะที่เร็วกว่าเสี้ยววินาที ก่อนที่จะเปลี่ยนกลับเป็นอนุภาคต่างๆ ที่เรารู้จักและตรวจวัดได้

สำหรับทฤษฎีอื่นๆ ที่รอพิสูจน์จากการทดลองของเซิร์น อาทิ ทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวด ซึ่งอธิบายว่าอนุภาคมูลฐานนั้นมี “คู่ยิ่งยวด” ที่มีมวลมากกว่า เช่น สสารและปฏิสสาร โดยเชื่อกันว่าคู่ยิ่งยวดนี้ เกิดขึ้นและสลายตัวอย่างรวดเร็ว เพราะมีมวลมากทำให้ไม่เสถียร และจะสร้างคู่ยิ่งยวดขึ้นมา ต้องสร้างเงื่อนไขให้คล้ายบิกแบง

นอกจากนี้ยังมี ทฤษฎีซูเปอร์สตริง ซึ่งพยายามอธิบายอนุภาคและแรงพื้นฐานด้วยทฤษฎีเดียว โดยจำลองให้อนุภาคและแรงพื้นฐานเหล่านั้น คือการสั่นของเชือกเส้นเล็กๆ และแบบจำลองที่สมมติว่าเอกภพมีมากกว่า 4 มิติ โดยเรารับรู้ได้ถึงมิติของความกว้าง ยาว สูงและเวลา แต่ทฤษฎีนี้เสนอว่าเอกภพมีมิติมากกว่านี้

โครงการเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีนี้ นำโดย 20 ประเทศในยุโรปที่เป็นสมาชิกเซิร์น โดยมีความร่วมมือกับนักวิจัยจาก 80 ประเทศ รวมถึงนักวิจัยอีกกว่า 1,200 คนในสหรัฐฯ และยังมีอีกหลายประเทศร่วมสังเกตการณ์ อาทิ ญี่ปุ่น ซึ่งร่วมลงขันไปไม่น้อย

นักฟิสิกส์ต้องรอคอยมากกว่า 20 ปี กว่าจะได้ใช้เครื่องแอลเอชซีในวันนี้ เพราะความซับซ้อนในการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่ทนทานต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และตัวต้านทานระดับสูงอย่างซูเปอร์คอนดักเตอร์ ที่เพิ่งจะมีการพัฒนาใช้ได้เมื่อไม่นานมานี้ ทำให้ฤกษ์ลงมือสร้างเครื่องยักษ์เริ่มขึ้นในปี 2544 และเสร็จลงในปี 2548 อีกทั้งค่าใช้จ่ายสูงขึ้นกว่าที่ประมาณการณ์ไว้ถึง 25% ตามระยะเวลาที่เนิ่นนาน โดยต้องใช้ไปทั้งสิ้น 6 พันล้านฟรังค์สวิส (ประมาณ 14,000 ล้านบาท)

ส่วนความกังวลว่าจะเกิดหลุมดำกลืนกินโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางอินเทอร์เน็ต (เวริล์ดไวด์เว็บที่เซิร์นได้พัฒนาขึ้น) มีสมมติฐานที่น่ากลัวเกิดขึ้นว่า ถ้าระหว่างการทดลองเกิดมีอนุภาคแปลกๆ หรือหลุมดำที่ควบคุมไม่ได้ ขยายขนาดจนกลืนกินโลกขึ้นมา จะเป็นอย่างไร ซึ่งทางคณะกรรมการของเซิร์น ได้ยืนยันการคำณวนและคาดการณ์ถึงความปลอดภัยของมวลมนุษยชาติในครั้งนี้ไว้เรียบร้อยแล้ว

ขณะที่ ดร.อรรถกฤต ฉัตรภูติ อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ผู้ศึกษาทฤษฎีสตริง ได้อธิบายไว้ว่า ในการทดลอง เป็นไปได้ที่จะเกิด “หลุมดำจิ๋ว” แต่หลุมดำที่เกิดขึ้นนี้ เล็กเกินกว่าจะดูดกลืนโลกหรืออนุภาคอื่นๆ และสลายตัวอย่างรวดเร็ว

ส่วนโอกาสเกิดระเบิดล้างโลก จากการทดลองของแอลเอชซีนั้น เขากล่าวว่าไม่เกิดขึ้นอย่างแน่นอน เพราะปฏิกิริยาในเครื่องเร่งอนุภาคนั้น มีมวลน้อยเกินกว่าจะเกิด “มวลวิกฤต” ที่ทำให้เกิดระเบิดเช่นเดียวกับระเบิดนิวเคลียร์

อีกทั้งยังมี สตีเฟน ฮอว์กิง (Stephen Hawking) นักฟิสิกส์ชั้นนำของโลก ช่วยออกมายืนยันอีกแรงว่า การทดลองของเซิร์นนั้นปลอดภัยอย่างแน่นอน

อย่างไรก็ดี โฆษกของเซิร์น แม้จะออกมาย้ำว่าเป็นเรื่อง "ไร้สาระ" แต่ก็อธิบายว่า หากเกิดควบคุมลำแสงไม่ได้จริงๆ ระหว่างการทดลอง สิ่งที่เสียหายก็จะเป็นเพียงแค่เครื่องเร่งอนุภาค และตัวท่อที่อยู่ในอุโมงค์เท่านั้น ซึ่งจากการทดลองให้แสงวิ่งผ่านในครั้งแรก ก็ดูเหมือนว่าไม่น่าจะมีปัญหาใดๆ จนถึงวันที่เซิร์นเดินเครื่องเต็มกำลัง.
เจ้าหน้าที่ตรวจตราตามสถานีต่างๆ ผ่านคอมพิวเตอร์ ถ้าแถบเครื่องมือต่างๆ ยังแสดงค่าออกมาเป็นสีเขียว ก็โล่งใจได้ (ภาพ CERN)