เราอาจจะเจอ “ฮิกก์ส”

นักวิจัย “เซิร์น” ประกาศผลศึกษาล่าสุดที่ได้จาก 2 สถานีตรวจวัดอนุภาคขนาดใหญ่ แต่ก็ยังไม่ใช่การฟันธงว่าเจอ “ฮิกก์ส” อนุภาคที่เชื่อว่าเป็นจุดกำเนิดของมวลทั้งหลายในเอกภพ แต่ก็เป็นหลักฐานชัดเจนที่สุดซึ่งเผยว่าอาจมี “อนุภาคพระเจ้า” นี้อยู่จริง

ทั้งนี้ การค้นพบอนุภาค “ฮิกก์ส” (Higgs) จะเป็นหนึ่งในความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่ในรอบ 60 ปี ซึ่งอนุภาคที่ได้ชื่อว่าเป็น “อนุภาคพระเจ้า” นี้ จะช่วยให้เราเข้าใจความเป็นไปของเอกภพ และอธิบายว่าทุกสรรพสิ่งนั้นมีมวลได้อย่างไร แต่เราก็ยังไม่สังเกตพบอนุภาคมูลฐานนี้ได้ในการทดลอง อีกทั้งยังเป็นตัวต่อที่ยังค้นพบของ “แบบจำลองมาตรฐาน” (Standard Model) สำหรับฟิสิกส์อนุภาคที่จะอธิบายว่าอนุภาคและแรงนั้นทำปฏิกิริยากันอย่างไร

ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์เผยว่าห้องปฏิบัติการ 2 แห่งที่วิเคราะห์ผลการทดลองเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) ของเซิร์น (CERN) คือ สถานีตรวจวัดอนุภาคแอตลาส (Atlas) และสถานีตรวจวัดอนุภาคซีเอ็มเอส (CMS) ได้พบร่องรอยอนุภาคที่มีมวลเดียวกันซึ่งคาดว่าเป็นอนุภาคฮิกก์ส แต่บีบีซีนิวส์ระบุว่านักวิทยาศาสตร์ประจำแอลเอชซียังไม่มีข้อมูลมากพอที่จะยืนยันการค้นพบดังกล่าว

ทั้งสองสถานีตรวจวัดอนุภาคทำการทดลองที่เป็นอิสระต่อกันในการค้นหาฮิกก์ส เนื่องจากแบบจำลองมาตรฐานไม่อาจทำนายมวลที่แท้จริงของฮิกก์สได้ ดังนั้น นักฟิสิกส์จึงต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีภาคตัดสมมาตรซึ่งเป็นบริเวณสำหรับใช้ค้นพบหาอนุภาคดังกล่าว และในการสัมมนาที่เซิร์นในกรุงเจนีวา สวิตเซอร์แลนด์ ผู้อำนวยการสถานีตรวจวัดแอตลาสและซีเอ็มเอสเผยว่าได้เห็นสิ่งที่ “แหลม” ออกมาจากข้อมูลของพวกเขาซึ่งบ่งชี้ว่ามีมวลเดียวกัน โดยสิ่งที่แปลกแยกออกไปนั้นมีพลังงาน 124-125 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (gigaelectronvolts: GeV)

“สิ่งที่เกินออกมานี้อาจขึ้นอยู่กับการผันแปร แต่มันก็อาจจะเป็นบางอย่างที่น่าสนใจกว่าก็ได้ เรายังไม่สามารถสรุปอะไรได้ ณ จุดนี้” ฟาบิโอลา จิอานอตติ (Fabiola Gianotti) โฆษกประจำสถานีแอตลาสให้ความเห็น ส่วนกุยโด โทเนลลี (Guido Tonelli) โฆษกประจำสถานีซีเอ็มเอสกล่าวว่า สัญญาณที่เกินออกมานี้เข้ากันพอดีกับแบบจำลองมาตรฐานของฮิกก์ส แต่นัยเชิงสถิติยังไม่มากพอที่จะสรุปอะไรได้ ซึ่งสิ่งที่เห็นอาจเป็นได้ทั้งการผันแปรของข้อมูลพื้นหลังหรืออนุภาคฮิกก์สก็ได้

ทางด้าน ศ.รอล์ฟ-ไดเตอร์ ฮูเออร์ (Prof.Rolf-Dieter Heuer) ผู้อำนวยการทั่วไปของเซิร์นกล่าวว่า สัญญาณจากผลการทดลองดังกล่าว มาแล้วก็ไป แม้ว่าจะมีความสัมพันธ์ระหว่างผลการทดลองจาก 2 สถานีตรวจวัดอนุภาค แต่เซิร์นก็ยังต้องการข้อมูลที่มากกว่านี้ ซึ่งตอนนี้ยังไม่พบสัญญาณบ่งชี้ที่มากกว่าระดับ “2 ซิกมา” (two sigma) ซึ่งการจะยืนยันการค้นพบอนุภาคฮิกก์สได้นั้นต้องการข้อมูลมากในระดับ “5 ซิกมา” (five sigma) ซึ่งเป็นระดับที่ลดโอกาส “ฟลุค” ในทางสถิติเหลือเพียง 1 ในล้าน (หรืออีกนัยหนึ่งคือโอกาสบังเอิญมีน้อยมาก)

หากฮิกก์สมีอยู่จริงอนุภาคดังกล่าวจะคงอยู่ในเวลาสั้นๆ และสลายตัวไปอย่างรวดเร็ว หรืออาจจะเปลี่ยนรูปไปเป็นอนุภาคที่มีความเสถียรมากขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นอย่างไรก็ได้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีหลายวิธีที่จะค้นหาอนุภาคโบซอน (boson) นี้ โดยนักวิทยาศาสตร์จะค้นหาเส้นทางการสลายตัวของฮิกก์ส ซึ่งจะสร้างเหตุการณ์ขึ้นมาจำนวนหนึ่ง แต่มีความท้าทายในการทำให้สัญญาณรบกวนจากพื้นหลังในข้อมูลให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งสัญญาณรบกวนจากพื้นหลังนี้เกิดจากเหตุการณ์สุ่มๆ รวมกัน ซึ่งบางเหตุการณ์คล้ายกับการสลายตัวของฮิกก์ส

ส่วน ศ.สเตฟาน โซล์ดเนอร์-เรมโบล์ด (Prof. Stefan Soldner-Rembold) จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (University of Manchester) อังกฤษ ระบุว่าคุณภาพของผลการทดลองจากเครื่องเร่งแอลเอชซีนั้นอยู่ในระดับที่ “ยอมรับได้” พร้อมทั้งเสริมว่า เราอาจจะได้รู้กันว่ามีอนุภาคฮิกก์สอยู่จริงหรือไม่ แต่ว่าคงไม่เร็วถึงขนาดที่จะเป็น “ของขวัญคริสตมาส” ในปีนี้ แต่ข้อเท็จจริงที่ว่าทั้งซีเอ็มเอสและแอตลาสพบสัญญาณข้อมูลของสิ่งที่มีมวลเดียวกันก็สร้างความตื่นเต้นอย่างมากในประชาคมฟิสิกส์แล้ว