เจาะให้ลึกสุดๆ มะกันทะลวงเหมืองสร้างแล็บใต้ดิน ไขปริศนา "สสารมืด"

นักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ เตรียมไขปริศนา "สสารมืด" ลงทุนเกือบ 2 หมื่นล้านบาท เนรมิตเหมืองทองคำเก่าในเซาท์ดาโกตาอายุกว่าร้อยปี เป็นห้องแล็บใต้ดินที่ลึกสุดในโลก หวังป้องกันรังสีคอสมิกรบกวนการทดลองตรวจหาสสารลึกลับ ด้วยถังซีนอนเหลวขนาดยักษ์ คาดเริ่มทดลองครั้งแรกได้ในอีก 7 ปีข้างหน้า

สำนักข่าวเอพีรายงานว่าเมื่อวันที่ 22 มิ.ย.52 ที่ผ่านมาว่า คณะนักวิทยาศาสตร์สหรัฐอเมริกา ได้ตรวจเยี่ยมการดำเนินโครงการก่อสร้างห้องปฏิบัติการวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ใต้ดิน แซนฟอร์ด (Sanford Underground Science and Engineering Laboratory) ห้องแล็บใต้ดินที่มีความลึกมากที่สุดในโลก เพื่อใช้เป็นห้องทดลองและไขปริศนาอันลึกลับของ "สสารมืด" (dark matter)

พื้นที่ดังกล่าวเป็นเคยเป็นเหมืองทองคำเก่าอยู่ในเขตเทือกเขาแบล็คฮิลล์ (Black Hills) มลรัฐเซาท์ดาโกตา และเคยเป็นสถานที่ที่นักวิทยาศาสตร์เคยใช้เป็นสถานที่ทำการทดลองทางฟิสิกส์จนได้รับรางวัลโนเบลมาแล้ว

นักวิทยาศาสตร์พิจารณาแล้ว และเห็นว่าเหมืองเก่าแห่งนี้ สามารถกำบังรังสีคอสมิกได้ สถานที่นี้จึงมีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการค้นคว้า เพื่อหาคำตอบเกี่ยวกับสสารลึกลับในจักรวาลที่คาดว่ามีมวลมากถึงราว 1 ใน 4 ส่วนของเอกภพ ทว่ายังไม่มีใครรู้ว่าสสารดังกล่าวคืออะไร จึงขนานนามให้ว่า "สสารมืด"

ทั้งนี้ บริเวณที่ลึกที่สุดของเหมืองดังกล่าว มีความลึกลงไปจากพื้นผิวโลกราว 8,000 ฟุต ขณะที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งใจจะสร้างห้องแล็บ เพื่อทำการทดลองไขปริศนาสสารมืดจำนวน 2 แล็บ ที่ระดับความลึก 4,850 ฟุต ซึ่งก่อนหน้านี้ได้มีการสำรวจทางธรณีวิทยาและอุทกวิทยาไปล่วงหน้าแล้ว และขณะนี้ก็กำลังรองบประมาณการก่อสร้างจากรัฐสภาอยู่ ซึ่งคาดว่าน่าจะใช้งบประมาณการก่อสร้างทั้งสิ้นราว 550 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ (ประมาณ 19,000 ล้านบาท) โดยคาดว่าน่าจะเริ่มดำเนินการก่อสร้างได้ในปี 2555 และเริ่มเปิดทำการทดลองได้ในปี 2559

"ที่จริงแล้วเรากำลังเข้าไปอยู่ในส่วนของ เดวิส เคเวิร์น (Davis Cavern) ซึ่งทำให้เรารู้สึกตื่นเต้นกันมาก" ทอม ชัตต์ (Tom Shutt) นักวิทยาศาสตร์ จากเคส เวสเทิร์ท รีเซิร์ฟ ยูนิเวอร์ซิตี (Case Western Reserve University) เมืองคลีฟแลนด์ มลรัฐโอไฮโอ กล่าวถึงบริเวณส่วนหนึ่งภายในเหมืองแห่งนี้ ขณะตรวจดูความคืบหน้าของโครงการ

บริเวณดังกล่าวที่เรียกว่า เดวิส เคเวิร์น นั้นได้รับการตั้งชื่อตามชื่อของ เรย์ เดวิส จูเนียร์ (Ray Davis Jr.) นักฟิสิกส์สหรัฐฯ ที่เคยใช้สถานที่บริเวณนี้ ทำการทดลองเพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของอนุภาคนิวทรีโนจากดวงอาทิตย์ หรือ โซลาร์ นิวทรีโน (solar neutrinos) ในช่วงทศวรรษที่ 60 และส่งผลให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2545

สำหรับเหมืองเก่าแห่งนี้ มีชื่อว่าเมืองทองคำโฮมแสตก (Homestake Gold Mine) อยูภายในเขตชุมชนลีด (Lead) บริเวณเทือกเขาแบล็คฮิลล์ ซึ่งเคยเป็นเหมืองขุดทองคำขนาดใหญ่มายาวนานถึง 125 ปี ก่อนที่จะถูกปิดเหมืองในปี 2544 และขณะนี้คนงานกำลังเร่งสูบน้ำและทำให้เหมืองแห้ง เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการสร้างห้องแล็บวิจัยแห่งใหม่ โดยที่จะต้องทำให้อุโมงค์เหล่านี้มีความมั่นคงแข็งแรง และติดตั้งระบบพื้นฐานที่จำเป็นก่อนที่จะเริ่มดำเนินการก่อสร้างห้องแล็บต่อไป

ส่วนการทดลองที่จะดำเนินการเพื่อไขปริศนาสสารมืดภายในห้องแล็บใต้ดินแห่งนี้จะทดลองด้วยเครื่อง ลักซ์ (Large Underground Xenon: LUX) ซึ่งเป็นถังบรรจุซีนอนเหลวขนาด 300 กิโลกรัม สำหรับตรวจหาสสารมืด โดยซีนอนเป็นสารที่มีความเย็นและหนักกว่าน้ำถึง 3 เท่า

ส่วนสสารมืดนั้นไม่ใช่สิ่งที่ปลดปล่อยออกมาในรูปของแสงหรือรังสีที่สามารถตรวจวัดได้ แต่การมีอยู่ของมันจะแสดงออกในรูปของการมีผลต่อความโน้มถ่วงของโลกที่มีต่อสสารที่มองเห็นได้ ซึ่งลักซ์มันจะช่วยตรวจวัดปฏิกิริยาอย่างอ่อนระหว่างอนุภาคได้ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการเกิด "บิกแบง" (Big Bang) มากยิ่งขึ้น ซึ่งหากทำการทดลองหาสสารมืดด้วยวิธีนี้ที่บนพื้นโลกทั่วไป เครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงนี้อาจเกิดการระเบิดได้เนื่องจากรังสีคอสมิก

ทั้งนี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าสสารมืดทั้งหมดในเอกภพปราศจากอะตอม และไม่เกิดอันตรกิริยากับสสารอื่นที่มีอยู่ทั่วไปภายใต้แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามค้นหาว่าสสารมืดดังกล่าวคืออะไรกันแน่ และมีอยู่มากน้อยแค่ไหน รวมทั้งมันจะมีผลกระทบต่อจักรวาลในอนาคตหรือไม่ อย่างไร

นอกจากนั้นนักฟิสิกส์หลายคนยังบอกด้วยว่า หากปราศจากสสารมืดแล้ว กาแลกซีก็อาจไม่มีทางก่อกำเนิดขึ้นได้ และการศึกษาเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับสสารมืดให้ลึกซึ้งมากยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์ก็หวังว่าจะทำให้พวกเขาเข้าใจได้ถ่องแท้กว่าเดิมว่า แท้จริงแล้วขณะนี้จักรวาลกำลังขยายตัวหรือกำลังหดตัวกันแน่.