ผลวิจัยฝั่งอเมริกาสอดคล้อง “เซิร์น” ขยับใกล้ความลับ “ปฏิสสาร”

การทดลองของฝั่งอเมริกาล่าสุดยืนยันผลคล้ายๆ กับการทดลอง “เซิร์น” ขยับใกล้ความเข้าใจว่าเหตุใดเอกภพจึงเต็มไปด้วย “สสาร” มากกว่า “ปฏิสสาร” ที่ควรจะมีอยู่เท่าๆ กันหลัง “บิกแบง” แต่นักวิจัยยังต้องพิสูจน์ต่อว่าผลที่ได้เกิดจาก “ฟลุค” หรือเข้าใกล้ “ฟิสิกส์ใหม่” จริงๆ

การทดลองดังกล่าเป็นของทีมนักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการซีดีเอฟ (CDF experiment) ซึ่งเป็น 1 ใน 2 ห้องปฏิบัติการเอนกประสงค์ของเครื่องเร่งอนุภาคเทวาตรอน (Tevatron) ในอิลลินอยด์ สหรัฐฯ ที่หยุดดำเนินการไปแล้วตั้งแต่เดือน ก.ย.ปีที่ผ่านมา โดยบีบีซีนิวส์รายงานว่าทีมวิจัยได้เสนอผลการทดลองนี้ภายในการประชุมฟิสิกส์อนุภาคที่อิตาลี

ทั้งนี้ นักฟิสิกส์คิดว่าความร้องสูงระหว่างระเบิดบิกแบง (Big Bang) ควรทำให้เกิดสสาร (matter) และปฏิสสาร (antimatter) ที่เป็นเหมือนภาพสะท้อนของสสารในปริมาณเท่าๆ กัน แต่ทุกวันนี้เราอาศัยอยู่ในเอกภพที่เต็มไปด้วยสสาร การค้นหาว่าปฏิสสารเหล่านั้นไปไหนกันหมดเป็นหนึ่งในความท้าทายของวงการอนุภาคฟิสิกส์ โดยปฏิสสารสร้างขึ้นได้จากทั้งในเครื่องเร่งอนุภาค เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือเกิดจากรังสีคอสมิค

สำหรับผลการทดลองล่าสุดจากซีดีเอฟนี้สนับสนุนการค้นพบของสถานีทดลองแอลเอชซีบี (LHCb) ภายในเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (Large Hadron Collider: LHC) ที่ประกาศผลการทดลองออกมาเมื่อเดือน พ.ย.2011 ที่ผ่านมา โดยทั้งแอลเอชซีบีและซีดีเอฟต่างศึกษากระบวนการที่อนุภาคมูลฐานที่เรียกว่า “ดี-เมสัน” (D meson) สลายตัวหรือแปลงรูปไปเป็นอนุภาคอื่น โดยดี-เมสันประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่า “ชาร์ม-ควาร์ก” (charm quark) และสามารถสลายตัวไปเป็น “คาออน” (kaon) หรือ “ไพออน” (pion) ได้

เรามีแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ซึ่งเป็นความรู้ฟิสิกส์ที่ดีสุดในตอนนี้และชี้ว่าการสลายตัวของดี-เมสันไปเป็นอนุภาคอื่นนั้นใกล้เคียงกับปฏิกิริยาลูกโซ่ในการสลายตัวของปฏิสสารน้อยกว่า 0.1% แต่ทีมแอลเอชซีบีรายงานว่ามีความแตกต่างดังกล่าวประมาณ 0.8% ส่วนทีมจากซีดีเอฟเสนอข้อมูลที่มีความแตกต่างประมาณ 0.62%

ผลการวัดที่ใกล้เคียงการทดลองแอลเอชซีบีนี้ทาง ศ.จิโอวานนี ปุนซี (Prof.Giovanni Punzi) โฆษกของซีดีเอฟกล่าวว่า ค่อนข้างน่าประหลาดใจเพราะเป็นผลทดลองที่ไม่พบได้บ่อยนัก และเขาได้บอกทางบีบีซีนิวส์ว่า การทดลองที่ไม่ขึ้นต่อกัน 2 การทดลองได้พบผลการทดลองคล้ายคลึงกันโดยอาศัยการทดลองที่แตกต่างกัน ในสภาพแวดล้อมการทดลองที่ต่างกัน นับว่าเป็นสิ่งที่น่าสนใจมากๆ

ปุนซีซึ่งเป็นศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยปิซา (University of Pisa) และสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์อิตาลี (National Nuclear Physics Institute: INFN) ด้วยนั้นกล่าวว่า การทดลองล่าสุดนี้จะเป็นการยืนยันการทดลองก่อนหน้าเพราะเป็นผลการทดลองที่ไม่ขึ้นต่อกัน และเมื่อรวมผลการทดลองจากซีดีเอฟและแอลเอชซีบีเข้าด้วยกัน นัยสำคัญทางสถิติก็จะเพิ่มสู่ระดับ “4 ซิกมา” (4 sigma) ของความเชื่อมั่น หรือมีโอกาส “ฟลุค” ในทางสถิติ 1 ใน 16,000

ทั้งนี้ บีบีซีนิวส์อธิบายว่า ในทางฟิสิกส์อนุภาคนั้นมีนิยามในการยอมรับผลการทดลองเป็น“ซิกมา” (sigma) 5 ระดับของความเชื่อมั่น โดยตัวเลขของค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานหรือซิกมานี้เป็นการวัดว่า ผลการการทดลองนั้นเกิดจากโอกาสความน่าจะเป็นมากกว่าเป็นผลจากการทดลองจริงมากน้อยแค่ไหน ซึ่งในการยืนยันโดยการทดลองอื่นที่ไม่ขึ้นต่อกันนั้นการค้นพบในระดับ 5 ซิกมาจะเป็นการยืนยันการค้นพบ

ทางด้าน ดร.ทารา เชียร์ส (Dr.Tara Shears) นักฟิสิกส์อนุภาคจากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล (Liverpool University) อังกฤษ ซึ่งทำวิจัยที่สถานีแอลเอชซีบีบอกทางบีบีซีนิวส์ว่า สิ่งที่ค้นพบนั้นเป็นสัญญาณแรกของฟิสิกส์ใหม่ หรือเป็นเพียงจุดเริ่มต้นในการเข้าใจแบบจำลองมาตรฐานได้ดีขึ้น ซึ่งสอดคล้องความเห็นของปุนซีที่กล่าวว่าต้องมีการถกเถียงกันในหมู่นักทฤษฎีว่าผลการทดลองนี้เป็นฟิสิกส์ใหม่หรือจริงๆ แล้วเราคำนวณพลาดไป