เริ่มต้น "เซิร์น" แค่ทำฮีเลียมรั่ว "เฟอร์มิแล็บ" ทำแม่เหล็กระเบิดมาแล้ว

กลายเป็นว่า ความสำเร็จในการยิงลำแสงแรก เข้าเครื่องเร่งอนุภาคของ "เซิร์น" คือเรื่องเซอร์ไพรส์ สำหรับนักวิทย์ที่ "เฟอร์มิแล็บ" ซึ่งเป็นคู่แข่งจากฟากสหรัฐฯ มากกว่าความเสียหาย ที่เกิดขึ้นจากการละลายของแม่เหล็กซูเปอร์คอนดักเตอร์

ความเสียหายที่เกิดขึ้น กับส่วนเชื่อมต่อแม่เหล็ก จนเป็นเหตุให้ฮีเลียมรั่วเข้าสู่อุโมงค์ที่บรรจุเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) นั้น สำนักข่าวเอพีระบุว่า ทำให้เซิร์น (CERN) หรือองค์กรความร่วมมือระหว่างประเทศในทวีปยุโรปเพื่อวิจัยและพัฒนาทางด้านนิวเคลียร์ (European Center for Nuclear Research) ต้องเริ่มต้นการทดลองล่าช้าออกไปถึงครึ่งปี เนื่องจากเครื่องเร่งอนุภาคมูลค่ากว่า 1.2 แสนล้านบาทนี้ มีความซับซ้อนเกินกว่าจะซ่อมแซมได้ง่ายๆ

นักฟิสิกส์ส่วนหนึ่งของเซิร์น ซึ่งต่างรอคอยมานานถึง 2 ทศวรรษ เพื่อใช้งานเครื่องมือทดลองทางวิทยาศาสตร์ชิ้นยักษ์นี้ ก็ต้องรอต่อไปอีก 3 สัปดาห์ ในการเพิ่มอุณหภูมิบริเวณที่เสียหาย ให้ขึ้นมาถึงอุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงจะเข้าไปข้างในเพื่อดูสิ่งที่ผิดปกติได้

แน่นอนว่าเหตุที่เกิดขึ้นนี้ ไม่ใช่เรื่องปกติ แต่รายงานของเอพีระบุว่า ไมเคิล แฮร์ริสัน (Michael Harrison) ซึ่งทำงานกับเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอน (Tevatron) ของห้องปฏิบัติการเฟอร์มิแล็บ (Fermilab) สหรัฐฯ และยังได้ออกแบบและสร้างเครื่องเร่งอนุภาคซูเปอร์คอนดัคเตอร์ให้กับสหรัฐฯ อีกแห่งที่บรูคฮาเวน ในลองไอส์แลนด์ สหรัฐฯ กล่าวว่า เครื่องเร่งอนุภาคทั้งสองมีปัญหาในตอนเริ่มเดินเครื่องคล้ายๆ กัน

"คุณจะพบสารพัดเรื่องปลีกย่อยเมื่อคุณเริ่มเดินเครื่องและใช้งานมัน" แฮร์ริสันให้สัมภาษณ์ทางไกลกับเอพี

ทั้งนี้เฟอร์มิแล็บและเซิร์น ถือเป็นคู่แข่งกันทางด้านวิทยาศาสตร์ โดยเทวาตรอนของเฟอร์มิแล็บ เคยเป็นเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูงที่สุดในโลก จนกระทั่งต้องยกตำแหน่งนี้ให้เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีของเซิร์น ถึงแม้เป็นคู่แข่งกัน แต่นักวิทยาศาสตร์ที่สหรัฐฯ ก็เฝ้าดูการเปิดตัวเครื่องเร่งอนุภาคใหม่ของเซิร์น ที่ผ่านไปอย่างสมบูรณ์แบบด้วยความชื่นชมยินดี

"มีแรงเชียร์มหาศาลเลย ส่งตรงจากที่นี่" เอพีระบุคำพูดของจูดี แจ็คสัน (Judy Jackson) โฆษกของห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคเฟอร์มิแห่งสหรัฐฯ (Fermi National Accelerator Laboratory) ซึ่งตั้งอยู่นอกเมืองชิคาโก สหรัฐฯ และเธอยังกล่าวด้วยว่า เมื่อวันที่ 10 ก.ย.ที่เซิร์นเดินเครื่องยิงลำแสงแรกนั้น นักวิทยาศาสตร์ของเฟอร์มิแล็บแทบ "กลั้นลมหายใจ"

"ผู้คนต่างติดต่อเข้ามาที่เราและพูดว่า 'โอ้พวก ฉันหวังว่ามันจะไปได้สวยนะ' " แจ็คสันกล่าว และบอกแก่เอพีว่าสิ่งที่เกิดขึ้นกับเซิร์นนั้นเป็นเรื่องปกติ เมื่อทำงานกับเครื่องจักรใหญ่ๆ โดยเฉพาะเครื่องจักรซูเปอร์คอนดัคเตอร์ แต่เซิร์นได้เผชิญปัญหาที่สร้างความประหลาดใจมากกว่าที่เฟอร์มิแล็บเคยเจอ

การละลายของส่วนเชื่อมต่อแม่เหล็กตัวนำยวดยิ่ง หรือแม่เหล็กซูเปอร์คอนดัคเตอร์ใน 9 วันให้หลังเซิร์นเครื่องครั้งแรกนั้นเป็นสิ่งที่คาดเดาได้ แต่ก็ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องหยุดใช้งานเครื่องเร่งอนุภาคไปอีก 2 เดือน ทั้งนี้ประเมินว่าจะใช้งานเครื่องเร่งอนุภาคได้อีกครั้งในฤดูใบไม้ผลิในต้นปีหน้า หลังการหยุดเดินเครื่องตามกำหนด 4 เดือนในช่วงฤดูหนาว

นอกจากเครื่องเร่งอนุภาค 2 แห่งในสหรัฐฯ ที่กล่าวไปแล้ว ยังมีเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่เป็นอันดับสามของโลกตั้งอยู่ในเมืองฮัมเบิร์ก ประเทศเยอรมนี และก่อนหน้านี้สหรัฐฯ ก็พยายามสร้างเครื่องเร่งอนุภาคซูเปอร์คอนดัคติงซูเปอร์คอลลิเดอร์ (Superconducting Super Collider) ในรัฐเท็กซัส ซึ่งจะเป็นเครื่องอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก แต่ในปี 2546 สภาคองเกรสได้ระงับการก่อสร้างดังกล่าว หลังค่าใช้จ่ายเพิ่มสูงขึ้นมาก และเกิดคำถามถึงผลตอบแทนที่จะได้รับกลับมา

เครื่องเร่งอนุภาคต่างๆ ที่กล่าวไปนั้น ต้องเดินเครื่องที่ระดับอุณหภูมิต่ำอย่างยิ่งยวด เพื่อให้เกิดสภาพตัวนำยวดยิ่ง ซึ่งเป็นความสามารถที่โลหะบางชนิดนำกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทาน เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้ศูนย์องศาสัมบูรณ์ ซึ่งมีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมในการทำให้เกิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะนำให้ลำโปรตอนเคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง จนกระทั่งลำอนุภาคชนกัน

ทั้งนี้ผู้เชี่ยวชาญของเซิร์นได้คำนวณว่า ส่วนเชื่อมต่อระหว่างระหว่างแม่เหล็กไฟฟ้าทำงานล้มเหลวและเกิดร้อนขึ้น จนเป็นสาเหตุให้แม่เหล็กเย็นลงในทันทีและหยุดทำงาน โดยเห็นช่องโหว่ที่เกิดจากการละลายอย่างชัดเจนของท่อภายในอุโมงค์ ซึ่งเป็นสาเหตุให้ฮีเลียมปริมาณมากเป็นตันรั่วออกมา

อย่างไรก็ดี เจมส์ กิลลีส์ (James Gillies) โฆษกของเซิร์นกล่าวว่า เครื่องเร่งอนุภาคได้รับการทดสอบระบบเป็นอย่างดี เพื่อป้องกันการเย็นลงอย่างฉับพลันของแม่เหล็กทั้ง 9,600 ตัว และก็พบว่าแม่เหล็กเหล่านั้นทำงานได้ดี แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นนั้นมาจากระบบป้องกันการเย็นตัวทันทีซึ่งติดตั้งระหว่างแม่เหล็ก ส่วนแม่เหล็กที่เสียหายนั้นจะได้รับการซ่อมแซมหรือไม่ก็เปลี่ยนใหม่

การใช้ชิ้นส่วนประเภทซูเปอร์คอนดัคเตอร์ นำไปสู่ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของวงการฟิสิกส์อนุภาค เนื่องจากทำให้เกิดพลังงานที่สูงมากพอที่จะใช้ในการจับอนุภาคโปรตอนหรืออนุภาคอื่นชนกัน ซึ่งการชนกันที่ระดับพลังงานสูงที่ได้รับการบันทึกข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดอนุภาคขนาดใหญ่โตเท่าวิหารนั้น ช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจได้ขึ้นว่า สสารที่เล็กที่สุด ทุกคนและทุกสิ่งนั้นสร้างขึ้นได้อย่างไร พวกเขายังหวังที่จะได้ใช้เครื่องมือนี้เข้าใกล้สภาวะ "บิกแบง" (Big Bang) ที่ตามทฤษฎีทั้งหลายบ่งชี้ว่าเป็นการระเบิดครั้งใหญ่ที่ก่อให้เกิดเอกภพ

จากการชนกันที่ระดับพลังงานสูงของอนุภาคโปรตอน ซึ่งมาจากนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนนั้น เครื่องจักรของเซิร์นได้รับการออกแบบให้สร้างสภาวะบิกแบงในระดับเล็กๆ อีกครั้ง และดูสสารที่เกิดขึ้นในช่วงเสี้ยววินาทีหลังการระเบิด

ก่อนหน้านี้นักฟิสิกส์ได้ทำการทดลองกับเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็ก ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาหลายทศวรรษเพื่อศึกษาอะตอม และเคยคิดว่าโปรตอนและนิวตรอนคือองค์ประกอบเล็กที่สุดของนิวเคลียสอะตอมแล้ว แต่เครื่องเร่งอนุภาคได้แสดงให้เห็นว่า นิวเคลียสประด้วยควาร์กและกลูออน ซึ่งมีแรงและอนุภาคอื่นอีก และพวกเขายังคงตั้งคำถามเกี่ยวกับ ปฏิสสาร (antimatter) สสารมืด (dark matter) และมวลอนุภาค โดยหวังว่าจะได้รับคำตอบจากเครื่องเร่งอนุภาคใหม่ของเซิร์น

หากแต่การสร้างซูเปอร์คอนดัคเตอร์สำหรับเครื่องเร่งอนุภาคเป็นความท้าทายหลัก ในกรณีของเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี ต้องทำให้เครื่องเร่งอนุภาคซึ่งขดตัวเป็นวงกลมรวมระยะทางยาว 25 กิโลเมตร มีอุณหภูมิที่เย็นยิ่งกว่าอวกาศในห้วงลึก ดังนั้นการเพิ่มอุณหภูมิให้เครื่องและทำให้เครื่องเย็นลงนั้นเพื่อซ่อมแซมนั้น มี "วัฏจักรอุณหภูมิ" (thermal cycle) ที่ยาวนานกว่าเครื่องเร่งอนุภาคของเฟอร์มิแล็บมาก

โดยแฮร์ริสันระบุว่า ที่เฟอร์มิแล็บต้องใช้เวลาแค่ 2-3 วันสำหรับวัฏจักรดังกล่าว ส่วนเครื่องเร่งอนุภาคที่บรูคฮาเวนต้องใช้เวลาประมาณ 1 เดือน และที่บรูคฮาเวนก็มีปัญหากับส่วนเชื่อต่อแม่เหล็ก ทีมีปัญหาจากการเย็นตัวอย่างฉับพลันเช่นเดียวกัน

"ปัญหาของแอลเอชซีไม่ใช่มีสาเหตุจากแค่การเย็นตัวฉับพลัน แต่ยังมีเรื่องระบบที่เชื่อว่าจะสามารถป้องกันแม่เหล็กจากการละลายและการไหลมากองของฮีเลียม ดังนั้น เห็นได้ชัดว่ามีบางอย่างที่ไม่สามารถเข้ากันได้" แฮร์ริสันกล่าว และเซิร์นก็ได้รับคำให้กำลังใจจากคู่แข่งทางด้านวิทยาการนี้ ซึ่งเน้นว่าปัญหาระหว่างเริ่มเดินเครื่องนั้นเป็นเรื่องปกติ

ส่วนแจ็คสันกล่าวว่า เฟอร์มิแล็บประสบปัญหาแม่เหล็กระเบิด เมื่อเดินเครื่องเร่งอนุภาคที่อุณหภูมิห้องเป็นครั้งแรกเมื่อ 4 ทศวรรษก่อน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ซึ่งอยู่ในหน้ารับผิดชอบ ได้แปลงบทกวีของ อัลเฟรด เทนนีสัน (Alfred Tennyson) ที่เขียนไว้เมื่อปี 2397 ว่า

"ตำนานหุบเขามรณะ : แม่เหล็กอยู่ด้านซ้ายเรา แม่เหล็กอยู่ทางขวาเรา แม่เหล็กอยู่ข้างหน้าเรา ระดมยิงและเกรี้ยวกราดใส่เรา" ("The Charge of the Light Brigade": "Magnets to the left of us, magnets to the right of us, magnets in front of us volley'd and thunder'd.") 

"แม่เหล็กเหล่านั้นระเบิดอยู่ตลอดเวลาเลย" แจ็คสันกล่าว.