มหิดลย้ำความเข้าใจ “ฮิกกส์” (ว่าที่) อนุภาคใหม่

แม้จะยังไม่ฟันธงแต่ก็มีแนวโน้มเป็นไปได้สูงว่าอนุภาคใหม่ที่ “เซิร์น” เพิ่งประกาศข่าวการค้นพบให้โลกรู้นั้นคือ “ฮิกกส์” ซึ่งคณะวิทยาศาสตร์ มหิดล ได้จัดบรรยายเพื่อเติมเต็มความเข้าใจการค้นพบ ตลอดจนการทำงานของนักฟิสิกส์อนุภาคที่เชื่อมโยงไปถึงปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์

เมื่อวันที่ 4 ก.ค.55 ที่ผ่านมาสถานีทดลองสำคัญ 2 แห่งของเซิร์น (CERN) คือสถานีตรวจวัดอนุภาคซีเอ็มเอส (CMS) และสถานีตรวจวัดแอตลาส (ATLAS) ได้ประกาศการค้นพบอนุภาคใหม่ที่คาดว่าน่าจะเป็น “ฮิกกส์” (Higgs) ที่พยายามค้นหากันมานาน ทางคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จึงจัดเสวนาพิเศษเพื่อทำความเข้าใจต่อการค้นพบดังกล่าวขึ้นในวันที่ 11 ก.ค.นี้

การเสวนาดังกล่าวนำโดย ดร.เดวิด รูฟโฟโล (Dr.David Ruffolo) หัวหน้ากลุ่มวิจัยฟิสิกส์อวกาศและอนุภาคพลังงานสูง ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พร้อมคณะได้แก่ นายสุภัคชัย พงศ์เลิศสกุล นักศึกษาปริญญาเอกมหาวิทยาลัยเชฟฟิล์ด (University of Sheffield) อังกฤษ นายรุจิภาส บวรทวีปัญญา นักศึกษาปริญญาโทด้านฟิสิกส์อนุภาค และนายไตร อัญญโพธิ์ นักศึกษาปริญญาโทจากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล

ทำไมเราจึงต้องหา “ฮิกกส์”?
เราเชื่อว่าเอกภพของเรากำเนิดขึ้นมาจากระเบิด “บิกแบง” (Big Bang) เมื่อ 1.37 หมื่นล้านปีก่อน แต่ก่อนหน้านั้นเป็นอะไรคือคำถามที่ผู้ร่วมเสวนากล่าวว่าไม่อาจตอบได้ และคำตอบอาจข้ามไปเป็นเรื่องของปรัชญา โดยสิ่งที่สามารถอธิบายได้คือสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากบิกแบง ซึ่งจากความรู้ที่มีนี้เอกภพในยุคแรกเริ่มนั้นมีขนาดเล็กและทุกอย่างเป็นพลังงาน และมีแรงพื้นฐาน 4 แรงที่อยู่รวมกันได้ แต่เมื่ออุณหภูมิลดลงทุกอย่างก็เริ่มแยกจากกัน

ตามทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) เอกภพมีองค์ประกอบพื้นฐาน 3 ประเภท คือ เลปตอน (Lepton) และควาร์ก (Quark) ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีมวล และโบซอน (Boson) ซึ่งเป็นสื่อนำแรง และตามทฤษฎีแล้วโบซอนไม่ควรมวลแต่กลับพบว่าโบซอนบางตัวมีมวล

ทั้งนี้ ปีเตอร์ ฮิกกส์ (Peter Higgs) นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอังกฤษเสนอกลไกฮิกกส์ (Higgs Mechanism) เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวโดยอธิบายว่าการมีมวลนั้นเกิดขึ้นจากการทำอันตรกริยาระหว่างอนุภาคต่างๆ กับสนามฮิกกส์ ซึ่งหากมีอนุภาคฮิกกส์อยู่จริงก็แสดงว่านักวิทยาศาสตร์เดินมาถูกทาง ไม่ได้หลงไปกับคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นเอง

พร้อมกันนี้ ผู้ร่วมเสวนายังได้นำกรณีดังกล่าวไปอธิบายว่า ทฤษฎีต่างๆ นั้นจะได้รับการยอมรับเมื่อสามารถพยากรณ์หรืออธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ แต่หากทฤษฎีนั้นไม่สามารถอธิบายถึงสิ่งที่เกิดขึ้นก็ต้องกลับมาคิดกันใหม่ว่าจะยกเลิกทฤษฎีนั้นหรือจะปรับแก้ทฤษฎี ดังเช่นกรณีการเพิ่มคำอธิบายแบบจำลองมาตรฐานด้วยฮิกกส์โบซอนเพื่อตอบคำถามว่ามวลเกิดขึ้นได้อย่างไร

ทางด้าน ดร.เดวิดยังได้ตอบคำถามทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า ถ้าอนุภาคโบซอนใหม่ที่เซิร์นพบไม่ใช่ฮิกกส์ก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจ แต่โอกาสที่จะเป็นอนุภาคอื่นค่อนข้างน้อย และตั้งแต่ปี 2537 ก็ยังไม่มีการค้นพบอนุภาคใหม่เลย การค้นพบครั้งนี้จึงเป็นครั้งแรกในรอบ 18 ปี

พร้อมกันนี้การศึกษาทางด้านฟิสิกส์อนุภาคยังมีความเชื่อมโยงกับการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เพราะในการค้นพบอนุภาคยุคแรกนั้นๆ เป็นการค้นพบจากรังสีคอสมิก (cosmic ray) ที่มาจากนอกโลก และสิ่งที่ฟิสิกส์ดาราศาสตร์จะได้จากฟิสิกส์อนุภาคคือการชนกันของอนุภาคพลังงานสูงนั้นมีความเกี่ยวข้องกับการเกิดเอกภพโดยรวม

“จากการศึกษาเอกภพพบว่ากาแลกซีอื่นๆ กำลังหนีออกจากเรา และยิ่งกาแลกซียิ่งไกลออกไปยิ่งเคลื่อนที่เร็ว ตอนนี้เราเข้าใจการขยายตัวของเอกภพโดยรวมเป็นสิ่งที่ยืนยันทฤษฎีบิกแบง และเมื่อย้อนเวลาเวลากลับไปเอกภพโดยรวมยิ่งเล็ก เอกภพเราเริ่มต้นจากขนาดเล็กๆ และขยายตัวเรื่อยมา ไม่มีตัวพิเศษหรือเป็นศูนย์กลางของการขยายตัว ทุกอย่างล้วนเคลื่อนที่ออกจากกันด้วยอัตราเร่ง” ดร.เดวิดกล่าว

ทั้งนี้ สิ่งที่เราเห็นในเอกภพ ทั้งดวงดาว กาแลกซีและตัวเราคือสสารที่เรามองเห็นได้ ซึ่งมีอยู่เพียง 4% แต่ยังมีสสารมืด (dark matter) และพลังงานมืด (dark energy) ที่เหลืออีกกว่า 90% ในเอกภพที่เรายังไม่ทราบว่าคืออะไร และเป็นสิ่งที่ทำให้เอกภพของเราขยายตัวด้วยความเร่ง ซึ่งการศึกษาด้านฟิสิกส์อนุภาคจะช่วยไขคำตอบในเรื่องนี้ได้