“เซิร์น” ทำสถิติใหม่ เดินเครื่องพลังงานสูงแซงหน้า “เทวาตรอน”

“เซิร์น” ทำลายสถิติเดินเครื่องเร่งอนุภาคด้วยระดับพลังงานสูงสุดเท่าที่เคยมีมา แซงหน้า “เทวาตรอน” ของสหรัฐฯ ด้วยระดับพลังงาน 1.18 เทราอิล็กตรอนโวลต์ ตั้งเป้าต้นปีหน้าเดินเครื่องยิงอนุภาคชนกันเต็มกำลัง ที่ 7 เทราอิเล็กตรอนโวลต์

เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) ของเซิร์น (CERN) ทำลายสถิติใหม่ เดินเครื่องเร่งลำอนุภาคโปรตอนแฝด เมื่อวันที่ 30 พ.ย.52 ที่ผ่านมาตามเวลาท้องถิ่น ด้วยพลังงานสูงสุด 1.18 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV) สูงกว่าเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอนของห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคเฟอร์มิสหรัฐฯ (US Fermi National Accelerator Laboratory) หรือเฟอร์มิแล็บ (FermiLab) ที่ทำไว้เมื่อปี 2544 ด้วยพลังงาน 0.98 TeV

การทดลองครั้งนี้ เซิร์นระบุว่าเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญในการเริ่มต้นศึกษาฟิสิกส์ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีในปี 2554 ซึ่ง รอล์ฟ ฮอยเออร์ (Rolf Heuer) ผู้อำนวยการทั่วไปของเซิร์นระบุว่า ขณะนี้เซิร์นกำลังเดินหน้าทำให้เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีทำงานไปอย่างราบรื่น

“มันอัศจรรย์มาก แต่อย่างไรก็ตามเรากำลังเดินหน้าแบบต่อไปทีละก้าว และยังมีอะไรให้ต้องทำอีกมาก ก่อนที่เราจะเริ่มต้นงานด้านฟิสิกส์ในปี พ.ศ.2553 และผมก็จะแช่ขวดไวน์ของผมไว้จนกว่าจะถึงวันนั้น” ฮอยเออร์กล่าว

สำหรับสถิติใหม่เกิดขึ้น หลังเซิร์นกลับมาเดินเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีอีกครั้งได้ 10 วัน ซึ่งเป็นการทดลองเพื่อพิสูจน์สมรรถนะของเครื่องจักรอันมหึมา โดยเมื่อวันที่ 20 พ.ย. ลำอนุภาคถูกยิงเข้าท่อของแอลเอชซีเป็นครั้งแรกนับแต่ปิดซ่อม

ไม่กี่วันหลังจากนั้น ก็มีการยิงลำอนุภาคให้วนรอบท่อเครื่องเร่งอนุภาคในทิศทางวนซ้ายและวนขวา ที่ระดับพลังงาน 450 กิกะอิล็กตรอนโวลต์ (GeV) และลำอนุภาคคงอยู่ได้นาน 10 ชั่วโมง จากนั้นในวันที่ 23 พ.ย. ลำอนุภาค 2 ลำได้ถูกยิงให้วิ่งวนมาชนกันเป็นครั้งแรก และเครื่องตรวจวัดอนุภาคทั้ง 4 เครื่องได้ทำหน้าที่บันทึกข้อมูลการชนกันเป็นครั้งแรก

ส่วนความสำเร็จล่าสุดของเซิร์นนี้ เป็นเครื่องยืนยันว่าเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีเดินหน้าไปอย่างราบรื่น สู่เป้าหมายการทดลองทางฟิสิกส์ครั้งแรกเมื่อเริ่มต้นปี 2553 โดยลำอนุภาคถูกเร่งอนุภาคที่ความเร็วเริ่มต้น 450 GeV แล้วไต่ขึ้นสู่ระดับพลังงาน 1050 GeV ในคืนวันที่ 29 พ.ย.52 จากนั้นเครื่องเร่งอนุภาคก็ประสบความสำเร็จในการเร่งอนุภาค 2 ลำที่ระดับพลังงาน 1.18 TeV เมื่อย่างเข้าสู่วันที่ 30 พ.ย.ตามเวลาท้องถิ่น

“ผมอยู่ที่นี่มา 20 ปี เมื่อเราเดินเครื่องเร่งอนุภาคแอลอีพี (LEP) ตัวที่ใหญ่สุดก่อนหน้านี้ ผมคิดว่านั่นเป็นเครื่องจักรที่ใหญ่มากแล้วที่ได้เดินเครื่อง แต่หนนี้เป็นอะไรที่เหนือกว่า สิ่งที่เราใช้เป็นเวลาเป็นวันหรือเป็นสัปดาห์กับเครื่องเร่งแอลอีพี เราทำเพียงไม่กี่ชั่วโมงกลับเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี ถึงตอนนี้มันเป็นนิมิตหมายที่ดีสำหรับโครงการวิจัยที่ยิ่งใหญ่” สตีฟ เมเยอร์ส (Steve Myers) ผู้อำนวยการวิจัยและเทคโนโลยีให้ความเห็น

สำหรับ กำหนดการต่อไปของเซิร์นคือการเพิ่มความเข้มของลำอนุภาค ก่อนที่จะให้ข้อมูลการชนกันที่มีปริมาณดีพอ สำหรับการทดลองก่อนช่วงเทศกาลคริสต์มาส ส่วนตอนนี้ภารกิจของเครื่องแอลเอชซีอยู่ในขั้นการนำร่องให้ลำอนุภาคที่มีความเข้มต่ำ ทั้งนี้ความเข้มที่มากขึ้น มีความหมายต่ออัตราการชนกันของลำอนุภาคโปรตอนที่มีมากขึ้น

ตอนนี้เซิร์นมีเป้าหมายที่จะทดลองให้มั่นใจว่า สามารถรับมือได้กับความเข้มของลำอนุภาคที่มากขึ้น และด้วยเงื่อนไขที่เสถียรนั้น จะเป็นเครื่องรับรองสำหรับการทดลองระหว่างปฏิบัติการยิงลำอนุภาคให้ชนกัน ซึ่งการทดลองในขั้นนี้ คาดว่าจะกินเวลาเป็นสัปดาห์ หลังเครื่องแอลเอชซีเร่งอนุภาคชนกัน เพื่อปรับเทียบหน้าที่จนถึงสิ้นปีนี้

สำหรับกำหนดการทดลองทางฟิสิกส์ในปี 2553 นั้นจะเริ่มขึ้นในช่วงต้นปี โดยจะเดินเครื่องเร่งอนุภาคชนกันที่ระดับพลังงาน 7 TeV ซึ่งลำอนุภาคหนึ่งมีระดับพลังงาน 3.5 TeV