นักฟิสิกส์เผยมีเทคนิคมองเห็น “ปฏิสสาร” ก้าวแรกไขปริศนากำเนิดจักรวาล

นักฟิสิกส์เผยก้าวสำคัญช่วยให้เห็น “ปฏิสสาร” ใต้แสงยูวี และช่วยให้พวกเขาได้ศึกษาพฤติกรรมอะตอมเดี่ยวของปฏิสสาร ซึ่งจะนำไปสู่การไขหนึ่งในปริศนาสำคัญของเอกภพ นั่นคือ เกิดอะไรขึ้นกับปฏิสสารทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากระเบิดบิกแบง?

การค้นพบเทคนิคใหม่เพื่อศึกษาปฏิสสาร (anti-matter) ซึ่งสามารถมองเห็นได้ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต (ยูวี) ได้เผยแพร่ลงวารสารเนเจอร์ (Nature) โดย เจฟฟรีย์ แฮงส์ต (Jeffrey Hangst) จากองค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (European Organisation for Nuclear Research) หรือเซิร์น (CERN) บอกเอเอฟพีว่า การได้เป็นคนแรกๆ ที่ได้มองเห็นอะไรบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับเอกภพซึ่งไม่เคยมีใครเห็นได้มาก่อนนั้น ทำให้ตอนนี้พวกเขามีความสุขมากๆ

“เป็นการเปิดศาสตร์ใหม่อย่างสมบูรณ์ในการศึกษาค้นคว้า” แฮงส์ตกล่าว

ทั้งนี้ แบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ของฟิสิกส์ซึ่งอธิบายถึงเอกภพส่วนใหญ่ที่เรารู้จัก ได้สร้างข้อสันนิษฐานว่า การระเบิด “บิกแบง” (Big Bang) ที่สร้างเอกภพนั้น ได้สร้างสสาร (matter) และปฏิสสารขึ้นมาในปริาณเท่าๆ กัน

นักฟิสิกส์เชื่อว่า ทุกๆ อนุภาคของสสารจะต้องมี “คู่เหมือน” ปฏิอนุภาค (antiparticle) ที่มีมวลเหมือนกัน แต่มีประจุที่ตรงกันข้าม แต่ปัญหาคือ สสารและปฏิสสารไม่อาจดำรงอยู่ร่วมกันได้ เมื่ออนุภาคทั้งสองชนิดมาเจอกันจะเปิดปฏิกิริยารุนแรงที่ทำลายทั้งคู่กลายเป็นพลังงานวาบ ซึ่งเป็นหลักการที่จะจุดประกายแนวคิดยานอวกาศในภาพยนตร์สตาร์เทร็ก (Star Trek)

นักฟิสิกส์ยังเชื่อว่า สสารและปฏิสสารส่วนใหญ่ได้เจอกันแล้วระเบิดขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ หลังบิกแบง แต่พวกเขาก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่า ทำไมสสารบางส่วนถึงเหลือรอด จนสร้างทุกสิ่งทุกอย่างที่มีอยู่ในเอกภพที่ตามองเห็นได้

ปฏิสสารซึ่งเป็นอนุภาคหายากนั้นสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยปรากฏการณ์ที่มีพลังงานสูงมากๆ โดยนักฟิสิกส์ได้ตรวจวัดเจออนุภาคของปฏิสสารนี้ในรังสีคอสมิค และได้สร้างปฏิสสารขึ้นมาในห้องปฏิบัติการอัลฟาแล็บ (Alpha lab) ของเซิร์นที่สวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งได้ผลิตอะตอมแอนตีไฮโดรเจน (anti-hydrogen) มานานหลายปี

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยหาได้ว่าปฏิอนุภาคมารวมตัวกันเป็นปฏิสสาร โดยแฮงส์ตบอกว่า แม้พวกเขาจะพบความสำเร็จในการทำความเข้าใจว่าหลายสิ่งหลายอย่างนั้นเป็นรูปเป็นร่างขึ้นได้อย่างไร แต่พวกเขาก็ยังไม่อาจอธิบายได้ว่าทำไมจึงมีเราอยู่ดี

“เราไม่ควรจะอยู่ (ที่นี่) ควรจะมีพลังงาน ควรจะเป็นแสงสว่างบางอย่าง และไม่มีใครอธิบายกับคุณได้ว่า ทำไมจึงมีสสาร แต่ไม่มีปฏิสสาร” นักฟิสิกส์จากเซิร์นกล่าว

แฮงสต์และทีมคาดหวังว่า วิธีการใหม่ที่ช่วยเห็นปฏิสสารและจะได้รับการปรับปรุงให้ละเอียดขึ้นในอนาคตนี้ จะช่วยในการศึกษาปฏิสสารได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาอยากจะเห็นว่า ไฮโดรเจนและแอนตีไฮโดรเจนนั้น มีปฏิกิริยาต่อแสงคล้ายกันหรือไม่ เนื่องจากทุกอะตอมจะดูดกลืนแสงในย่านความถี่จำเพาะเพียงย่านเดียว และภายใต้ทฤษฎีทั่วไป ไฮโดรเจนและแอนตีไฮโดรเจนควรจะดูดกลืนแสงประเภทเดียวกัน ทว่าในการสังเกตขั้นต้นยังไม่อาจสรุปได้แน่ชัด

“เราพอจะพูดได้ว่าอนุภาคทั้งสองมีความสอดคล้องกัน แต่การวัดนั้นยังไม่แม่นยำพอ” แฮงส์ตกล่าว ซึ่งการจะได้คำตอบที่ชัดเจนนั้นต้องใช้เวลาอีกหลายปี ซึ่งเขาอยากจะได้ทั้งคำตอบและความจริง และตอนนี้เขาก็รู้แล้วมีทางที่จะได้สิ่งเหล่านั้น

ด้าน ศ.ธีมิส โบว์ค็อค (Themis Bowcock) จากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล (University of Liverpool) ในอังกฤษ แสดงความเห็นต่อการศึกษาดังกล่าว โดยอธิบานว่าเป็นก้าวสำคัญทางเทคนิค เป็นจุดเริ่มต้นของก้าวสำคัญสู่ความสามารถในการศึกษาแอนตีอะตอม (anti-atoms) ในห้องปฏิบัติการ และเปิดประตูสู่เส้นทางใหม่เพื่อการวิจัยปฏิสสาร