นักฟิสิกส์มีทฤษฎี Standard Model ซึ่งอนุญาตให้ ในทุก 1025 ล้านปี (สิบล้านล้านล้านล้านปี) จะมีเหตุการณ์การสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีของธาตุ 11 ชนิด ซึ่งได้แก่ germanium 76Ge , selenium 82Se , tellurium 130Te , xenon 132Xe , calcium 46Ca ฯลฯ ที่ไม่ได้เป็นไปตามกฎใด ๆ ของฟิสิกส์ในปัจจุบัน เช่น จะมีอนุภาคนิวตรอนคู่หนึ่งที่อยู่ในนิวเคลียสของธาตุ ซึ่งจะสลายตัวให้อนุภาคโปรตอนคู่หนึ่งกับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งในเวลาเดียวกัน โดยไม่มีอนุภาคแอนตินิวทริโน (antineutrino) ใด ๆ ออกมาเลย
เหตุการณ์นี้เป็นที่รู้จักในนาม neutrino-less double beta decay แม้จะไม่มีอนุภาค antineutrino ออกมา แต่ทุกคนก็เรียกเป็น neutrino-less double beta decay ซึ่งเป็นเรื่องที่ขัดแย้งกับทฤษฎีควอนตัมของอันตรกิริยาอย่างอ่อนที่แถลงว่า ในการสลายตัวของอนุภาคนิวตรอน จะมีอนุภาค electron และอนุภาค antineutrino ออกมาให้เห็นทุกครั้งไป
ทฤษฎีนี้ยังได้พยากรณ์อีกว่า ถ้ามีการนำอะตอมของธาตุต่าง ๆ ดังกล่าวข้างบน จำนวนประมาณ 1025 อะตอม ซึ่งหนักตั้งแต่ 26-200 กิโลกรัม ลงไปอยู่ในห้องทดลองลึกใต้ดิน เพื่อให้อะตอมปราศจากการถูกรบกวนโดยธาตุกัมมันตรังสีชนิดอื่น ๆ ที่อยู่ใต้ดิน และไม่ให้รังสีคอสมิกจากอวกาศนอกโลกได้เข้ามาใกล้กราย นั่นคือจะให้การสลายตัวของอนุภาคนิวตรอนในไอโซโทปกัมมันตรังสีได้อยู่อย่างโดดเดี่ยวและเป็นเอกเทศอย่างแท้จริง นักฟิสิกส์ก็อาจจะเห็นเหตุการณ์การสลายตัวแบบบีตาคู่ที่ไม่มีอนุภาคแอนตินิวทริโนได้
แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมาร่วม 84 ปี การทดลองโดยนักฟิสิกส์ในทีมวิจัยหลายประเทศก็ยังไม่มีใครได้เห็นเหตุการณ์นี้เลย กระนั้นโลกก็ยังมีนักฟิสิกส์อีกเป็นจำนวนมากที่ยังพยายามต่อไป เพราะถ้าใครคนใดได้พบหรือได้เห็นเหตุการณ์การสลายสลายตัวแบบบีตาคู่ที่ไม่มีอนุภาคแอนตินิวทริโน นี่จะเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด การค้นพบหนึ่งในรอบ 100 ปีที่ผ่านมา เพราะการทดลองนี้จะสามารถตอบคำถามที่บิ๊กมาก ได้ว่า เหตุใดเอกภพจึงมีสสารในปริมาณมากกว่าปฏิสสาร การค้นพบนี้จะแสดงให้เห็นอีกว่า ทฤษฎี Standard Model จะต้องมีการปรับปรุง นอกจากนี้การค้นพบจะแสดงให้เห็นอีกว่า อนุภาค Majorana neutrino มีจริงและสามารถนำไปใช้ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้
เมื่อผลกระทบที่จะได้จากการค้นพบมีคุณค่ามหาศาลเช่นนี้ ทุกคนก็ตระหนักได้ว่า ผู้พบสามารถเตรียมตัวเดินทางไปรับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปีได้ ที่กรุง Stockholm ประเทศสวีเดน
เราทุกคนคงได้เรียนรู้ตั้งแต่สมัยที่อยู่มหาวิทยาลัยแล้วว่า การสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสีมี 3 รูปแบบ คือ แบบ alpha , beta และ gamma
สำหรับในกรณีแรกนั้น จะมีอนุภาค alpha ซึ่งประกอบด้วยอนุภาค proton และ neutron อย่างละ 2 อนุภาคออกมา และในกรณีการสลายแบบ gamma นั้น เกิดจากการลดพลังงานของอนุภาค proton และ neutron ในนิวเคลียสลง ซึ่งพลังงานที่เกิดขึ้นนี้ จะถูกกำจัดออกในรูปของรังสี gamma
ส่วนการสลายตัวแบบ beta นั้น ในความเป็นจริงมี 3 รูปแบบ โดยในรูปแบบแรก neutron ที่อยู่ในนิวเคลียสได้เปลี่ยนสภาพเป็น proton , electron และ antineutrino สำหรับนิวตรอนที่อยู่นอกนิวเคลียส คือ นิวตรอนอิสระ ตามปกติจะสลายตัวภายในเวลา 14 นาที แต่เวลามันอยู่ในนิวเคลียส ชีวิตของนิวตรอนจะสั้นมาก คือ จะเปลี่ยนไปโดยใช้เวลาเพียง 0.001 วินาทีเท่านั้นเอง และอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมา ก็มีชื่อเรียกโดยเฉพาะว่า อนุภาค beta
สำหรับรูปแบบที่สองเป็นการสลายแบบบีตาคู่ (double beta decay) ซึ่งมักเกิดในกรณีที่นิวเคลียสมี proton และ neutron เป็นจำนวนคู่ และนิวเคลียสไม่เสถียร โดย neutron 2 อนุภาคจะเปลี่ยนไปเป็น proton 2 อนุภาคกับ electron 2 อนุภาคและ antineutrino 2 อนุภาค ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของ neutron ทั้ง 2 อนุภาคนี้เกิดขึ้นพร้อมกัน เหตุการณ์นี้ได้มีผู้สังเกตเห็นเป็นครั้งแรกเมื่อปี 1987 การที่เป็นเช่นนี้ เพราะครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่แสดงปรากฏการณ์ double beta decay ค่อนข้างนานมาก ระดับ 1018 ปี (ล้านล้านล้านปี) รูปแบบที่สามเป็นการสลายแบบบีตาคู่ที่ปราศจากอนุภาคนิวทริโน (neutrino-less double beta decay) โดย neutron 2 อนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็น proton 2 อนุภาคกับ electron 2 อนุภาค แต่ไม่ปล่อยอนุภาค antineutrino ใด ๆ ออกมา เพราะ antineutrino 2 อนุภาค ที่เคยออกมาในรูปแบบการสลายตัวแบบที่ 2 นั้น ได้ทำลายล้างกันไป ทำให้นักทดลองไม่สามารถเห็นอนุภาค antineutrino ได้เลย หรืออีกนัยหนึ่ง อนุภาค neutrino กับอนุภาค antineutrino เป็นอนุภาคชนิดเดียวกัน จึงสามารถหักล้างกันได้ และอนุภาคที่มีสมบัติดังกล่าวนี้ เรียกอนุภาค Majorana neutrino ซึ่งจะอยู่กันเป็นคู่ ๆ ในลักษณะที่สามารถใช้เป็น qubit ซึ่งมีเสถียรภาพมาก คือจะไม่อ่อนไหวหรือเปลี่ยนสถานะง่ายเวลาถูกสิ่งแวดล้อมรบกวน จึงมีโอกาสที่จะใช้อนุภาคนี้ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม (quantum computer)
นี่จึงเป็นเหตุผลที่ทำให้ ณ วันนี้ โลกมีห้องปฏิบัติการหลายแห่งที่นักฟิสิกส์กำลังพยายามสังเกตและสร้างอนุภาค Majorana neutrino เช่น
ที่เมือง Modane ในประเทศฝรั่งเศส ที่ใช้ selenium ในการทดลอง
ที่เมือง Gran Sasso ในประเทศอิตาลี ใช้ tellurium กับ germanium
ที่เมือง Hida ในประเทศญี่ปุ่น ใช้ xenon และ calcium
ที่เมือง Canfranc ในประเทศสเปน ใช้ xenon
ที่เมือง Sudbury ในประเทศแคนาดา ใช้ tellurium
ที่เมือง Carlsbad รัฐ New Mexico และ South Dakota ในสหรัฐอเมริกา ใช้ xenon กับ germanium ตามลำดับ เป็นไอโซโทปทดลอง
เช่น นักฟิสิกส์ที่ Gran Sasso ได้ใช้ germanium ที่บริสุทธิ์ 86% มวล 11.5 กิโลกรัม (ซึ่งถ้าเป็น germanium ทั่วไป จะบริสุทธิ์เพียง 7%) โดยได้นำไปทดลองใต้ดินที่ระดับลึก 1,400 เมตร และคาดหวังจะเห็นเหตุการณ์ทั้งสองรูปแบบ คือ ปรากฏการณ์ double beta decay และ neutrino-less double beta decay
การที่นักทดลองกลุ่มนี้ใช้ germanium เพราะมันเป็นสารกึ่งตัวนำ และ 74Ge มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียร จึงสามารถให้อนุภาค beta ได้ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปใน germanium จนถึงเครื่องรับกระแสไฟฟ้าและจะปรากฏเป็นกระแสไฟฟ้าที่เป็นห้วง ๆ (pulse) แต่การทดลองที่ Gran Sasso ตั้งแต่ปี 1990 คือ ตั้งแต่เมื่อ 31 ปีก่อน ก็ยังไม่ได้เห็นอนุภาค Majorana neutrino เลย
ความยุ่งยากที่จะบอกความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยา double beta decay กับ ปฏิกิริยา neutrino-less double beta decay นั้น สามารถเกิดจากหลายสาเหตุ เพราะปฏิกิริยาแรกจะให้ antineutrino กับ electron แต่ปฏิกิริยาหลังจะให้แต่ electron โดยไม่มี antineutrino ออกมาให้เห็น และ antineutrino นี้ก็เป็นอนุภาคที่ตรวจจับ การตรวจจับได้ยากมาก ดังนั้นการอ้างว่าไม่มีอนุภาค antineutrino จึงเป็นที่ต้องกระทำอย่างระมัดระวังอย่างดีที่สุด
ในความพยายามจะให้รู้แน่ชัดว่า เหตุการณ์รูปแบบใดเกิดขึ้นจริง นักฟิสิกส์จึงจำเป็นต้องวัดพลังงานของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นอย่างละเอียดและถูกต้องให้มากที่สุด
ในการสลายตัวแบบ double beta decay พลังงานที่เกิดขึ้นจากการสลายตัว จะถูกนำมาแบ่งระหว่าง electron กับ antineutrino โดย electron อาจจะรับไปมาก และ antineutrino อาจจะรับไปน้อย หรือ electron อาจจะรับไปน้อย และ antineutrino อาจจะรับไปมากก็ได้ ดังนั้น พลังงานของอิเล็กตรอนที่วัดได้จะมีค่าต่าง ๆ กัน เรียกว่าเป็น spectrum ของพลังงาน
แต่ในกรณี neutrino-less beta decay ที่ไม่มี antineutrino ออกมาอิเล็กตรอน จะรับพลังงานที่เกิดจากการสลายตัวไปเต็ม ๆ พลังงานของอิเล็กตรอน จึงมีได้ค่าเดียว และจะมีค่า 2,039 kiloelectronvolts (keV) ดังนั้น กราฟพลังงานของอิเล็กตรอนจึงเป็นยอดแหลม ที่ไม่มีความกว้างเลย
แต่ความยุ่งยากที่จะได้เห็นพลังงานของอิเล็กตรอนมีค่าดังกล่าวก็มีมาก เพราะในห้องทดลองใต้ดิน อาจมีสารกัมมันตรังสีชนิดอื่นอยู่บ้าง เช่น bismuth 214 นอกจากนี้การพยายามกำจัดอนุภาคคอสมิก ที่จะมารบกวนห้องทดลองก็เป็นเรื่องที่ยุ่งยากไม่แพ้กัน
ในห้องทดลองที่เมือง Carlsbad ในรัฐ New Mexico ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งใช้ xenon (139 Xe) เหลว ที่หนัก 200 กิโลกรัมและบริสุทธิ์มากผิดปกติ (Enriched Xenon Observatory , EXO) บรรจุในภาชนะห้องทดลองใต้ดินที่ระดับลึก 650 เมตร
แต่เมื่อนักทดลองมิได้เห็นเหตุการณ์การสลายตัวแบบ neutrino-less beta decay นั่นแสดงว่า ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสกัมมันตรังสีที่ใช้ มีค่ามากกว่าที่เคยคิดไว้เยอะ และอีกเหตุผลหนึ่ง คือ อุปกรณ์ตรวจจับ antineutrino ที่ใช้ยังมีประสิทธิภาพไม่สูงพอ
วันหนึ่งวันใดในอนาคตที่มีคนเห็นเหตุการณ์ neutrino-less beta decay ทั้งโลกก็จะตื่นเต้นมาก เพราะนั่นจะเป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นว่า neutrino กับ antineutrino เป็นอนุภาคกับปฏิยานุภาคได้ในตัวเดียวและในเวลาเดียวกัน ซึ่งปัจจุบันรู้จักในนามของอนุภาค Majorana ตามชื่อของ Ettore Majorana ผู้ได้เคยพยากรณ์ไว้เมื่อ 90 ปีก่อนว่า ธรรมชาติสามารถมีอนุภาคชนิดนี้ได้ด้วย
ความตื่นเต้นของการไม่เห็นอนุภาค antineutrino ออกมาจากการสลายตัวของ neutron ได้ทำให้หลักสมมาตรที่เรียกว่า กฎอนุรักษ์จำนวน lepton ในวิชาฟิสิกส์ของอนุภาคใช้ไม่ได้อีกต่อไป และเมื่อกฎนี้ไม่เป็นจริง นั่นก็หมายความว่า แบบจำลอง Standard Model ต้องมีการปรับปรุง (Standard Model เป็นทฤษฎีฟิสิกส์ที่ถูกต้องและละเอียดที่สุดในปัจจุบัน เพราะให้ผลคำนวณที่สอดคล้องกับผลการทดลอง ถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 12)
นอกจากนี้ข้อมูลครึ่งชีวิตของอนุภาค Majorana neutrino ยังสามารถช่วยให้นักฟิสิกส์รู้ด้วยว่าตั้งแต่เอกภพถือกำเนิด (Big Bang) ใหม่ ๆ อนุภาค Majorana neutrino มีอิทธิพลต่อการถือกำเนิดของ galaxy อย่างไรด้วย เพราะขณะมันเคลื่อนที่ผ่านสสารอื่น ๆ อันตรกิริยาระหว่างมันกับสสารจะเป็นตัวกำหนดเวลาในการถือกำเนิดของ galaxy เช่น ถ้ามันมีมวลมาก galaxy ก็จะถือกำเนิดได้ช้า
นอกจากนี้ การค้นพบจะช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถเข้าใจได้ว่า เหตุใดเอกภพจึงมีสสารในปริมาณมากกว่าปฏิสสาร เพราะเมื่อเอกภพถือกำเนิดใหม่ ๆ สสารและปฏิสสารมีมากในปริมาณพอ ๆ กัน แต่เมื่ออนุภาค Majorana neutrino ถือกำเนิด มันได้สลายตัวให้อนุภาคที่เป็นสสารมากกว่าปฏิสสาร
ในปี 1937 นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน ชื่อ Ettore Majorana ได้ศึกษาสมการ Dirac ผู้ในปี 1928 ได้ทำนายว่า เอกภพนอกจากจะมีสสารแล้ว ยังมีปฏิสสาร (antimatter) ด้วย และเมื่อสสารปะทะกับปฏิสสาร มันจะทำลายล้างทุกสิ่งทุกอย่างจนหมดสิ้น เหลือแต่รังสีแกมมา เหล่าอนุภาค fermion ที่มี spin = 1/2 เช่น อิเล็กตรอนจะมีพฤติกรรมที่สามารถอธิบายได้ด้วยกฎของ Dirac แต่ Majorana ได้พบว่า สมการ Dirac ยังทำนายอีกว่า เอกภพสามารถมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่เป็นปฏิยานุภาคของตัวมันเองได้ อนุภาคนั้นจึงได้ชื่อว่า Majorana fermion และอาจจะพบได้ หลังจากที่ได้ทำนายการมีอนุภาคชนิดนี้ในเอกภพแล้ว ในปีต่อมา Majorana ก็ได้หายสาบสูญไปจากโลก โดยไม่มีใครรู้ว่า ตายไปแล้วหรือยังมีชีวิตอยู่ หรือถูกลักพาตัว หรือจงใจหลบซ่อนไม่ให้ใครพบ หรือหนีไปบวช หรือ... และตราบถึงวันนี้ก็ยังไร้ร่องรอยใด ๆ ของเขา
อนาคตที่ยิ่งใหญ่ของ Majorana ได้ถูกบั่นสั้น ขณะที่เขามีอายุเพียง 31 ปี เมื่อครั้นที่เดินทางโดยเรือโดยสารจากเมือง Palermo บนเกาะ Sicily ไปเมือง Naples ในประเทศอิตาลี
รายงานการเดินทางของ Majorana ที่ตำรวจพบหลังจากที่เขาได้หายไป แสดงให้เห็นว่า เมื่อวันที่ 26 มีนาคม ค.ศ.1938 ท่านผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ Antonio Correlli แห่งมหาวิทยาลัย Naples ได้รับโทรเลข ซึ่งมีข้อความว่า Majorana กำลังคิดจะฆ่าตัวตาย และในโทรเลขฉบับนั้น มีข้อความทิ้งท้ายว่า เขาจะส่งโทรเลขตามมาอีกในวันรุ่งขึ้น
เมื่อถึงเวลาเช้าของวันต่อมา Correlli ก็ได้รับโทรเลขจริง แต่ข้อความในนั้นระบุว่า Majorana ได้ล้มเลิกความตั้งใจจะฆ่าตัวตายแล้ว หลังจากที่เฝ้าคอยนานหลายวัน Majorana ก็ยังไม่ปรากฏตัว Correlli ได้ตัดสินใจโทรศัพท์ถึง Enrico Fermi (นักฟิสิกส์โนเบล ปี 1938) แต่ก็ไม่มีข่าวใด ๆ จึงรายงานตำรวจ ซึ่งก็ได้สันนิษฐานว่า Majorana ฆ่าตัวตาย หรือหนีไปประเทศ Argentina หรือหนีไปบวช หรือถูกอุ้มหาย หรือหนีไปเป็นขอทาน
Ettore Majorana เกิดเมื่อวันที่ 5 สิงหาคม ค.ศ. 1906 ที่เมือง Catania บนเกาะ Sicily เป็นบุตรคนที่ 4 ของครอบครัวที่มีลูกชาย 5 คน บิดาเป็นครูสอนหนังสือให้ตั้งแต่อายุยังน้อย จนกระทั่งอายุ 15 ปี ครอบครัวก็ได้อพยพไปโรม และ Majorana ได้เข้าเรียนวิชาวิศวกรรมศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยโรม
เมื่ออายุ 21 ปี Emilio Segre (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1959) ได้ชักจูงนิสิตวิศวะที่เรียนดีให้มาเรียนฟิสิกส์แทน การมี Segre กับ Fermi เป็นครูสอนทำให้ Majorana เปลี่ยนอาชีพจากวิศวกรมาเป็นนักฟิสิกส์เต็มตัว และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโท ด้วยวิทยานิพนธ์เรื่อง ทฤษฎีควอนตัมของนิวเคลียสกัมมันตรังสี
Majorana มีผลงานตีพิมพ์เรื่องแรก เมื่ออายุ 22 ปี โดยได้ศึกษาปรากฏการณ์ spontaneous ionization ของอะตอม ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของอะตอมเป็นไอออน เวลาอิเล็กตรอนจากวงโคจรนอกลดระดับพลังงานมาอยู่ในวงโคจรใน แล้วปล่อย photon ออกมา ให้อิเล็กตรอนตัวอื่นรับไป ซึ่งพลังงานนั้นมีมากพอทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม และมีผลทำให้อะตอมที่เหลือกลายสภาพเป็นไอออน
ครั้นเมื่อ Irene Curie กับ Frederic Joliot ในปี 1930 ได้ทดลองยิง beryllium ด้วยอนุภาค alpha และได้เห็นรังสีพลังงานสูงเกิดขึ้น ซึ่งรังสีนี้สามารถพุ่งชนอนุภาคโปรตอนให้กระเด็นไปได้ สองสามีภรรยาได้คิดว่ามันเป็นรังสีแกมมา แต่ Majorana ไม่ได้คิดเช่นนั้น เขาคิดว่ามันเป็นอนุภาคที่เป็นกลาง และมีมวลมากพอ ๆ กับโปรตอน Fermi จึงได้กระตุ้นให้ Majorana เรียบเรียงความคิดของเขาออกมาเป็นงานวิจัย เพื่อส่งไปตีพิมพ์ แต่ Majorana ไม่สน เกียรติการพบอนุภาคนิวตรอนจึงตกเป็นของ James Chadwick และทำให้ Chadwick ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ ปี 1935
ผลงานเหล่านี้ ทำให้ Fermi ได้เสนอมหาวิทยาลัยโรม ให้แต่งตั้ง Majorana เป็นศาสตราจารย์ตั้งแต่เมื่อเขามีอายุได้ 32 ปี ซึ่งนับเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่มีอายุน้อยที่สุดในอิตาลี ณ เวลานั้น และเขาได้รับตำแหน่งโดยไม่ต้องส่งเอกสารใด ๆ เพราะเป็นคนที่มีชื่อเสียง เป็นที่ยอมรับในระดับโลก
จากนั้น Majorana ก็ได้เดินทางไปทำงานวิจัยร่วมกับ Werner Heisenberg (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1932) ที่ประเทศเยอรมนี และกับ Niels Bohr (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1922) ที่ประเทศเดนมาร์ก แล้วเดินทางกลับอิตาลี ในสภาพที่สุขภาพกายและใจไม่ดีเลย จนทำให้เขาต้องตัดขาดจากโลกภายนอก แต่ก็ได้ตีพิมพ์ผลงาน เรื่อง Majorana neutrino ก่อนจะหายสาบสูญ
ถึงวันนี้โลกรู้จัก Majorana fermion และสมการ Majorana โดยเฉพาะในปี 2006 ประเทศอิตาลี ได้จัดให้มีรางวัล Majorana เนื่องในโอกาสครบหนึ่งศตวรรษแห่งชาตกาลของ Ettore Majorana
ประเด็นการหายตัวอย่างไร้รอยของ Majorana ได้ทำให้เกิดการถกเถียงกันมากในวงวิชาการว่า มันเป็นแผนการของ Majorana ในการแสดงให้เห็นปรากฏการณ์ควอนตัมในชีวิตจริงว่าเขายังมีชีวิตอยู่ และได้ตายไปแล้วในเวลาเดียวกัน เหมือน ๆ กับแมวของ Schroediger ที่สามารถอยู่ในสภาพตาย-เป็นได้พร้อมกัน เสมือน Majorana ต้องการจะบอกว่า การฆ่าตัวตายกับการมีชีวิตอยู่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ในเวลาเดียวกัน
การศึกษาเอกสารอื่น ๆ ที่ Majorana ได้เขียนไว้ก่อนการหายตัว ได้แสดงให้เห็นว่า เขาเคยว่าจ้างคนให้ปลอมตัวเป็นตัวเขาขณะเดินทางไกล นี่ก็เป็นเรื่องที่ทำให้ทุกคนงุนงงและได้สันนิษฐานว่า คงเพราะเขากลัวการถูกอุ้ม
นับเป็นเวลาร่วม 84 ปีแล้ว ที่โลกรู้จักอนุภาค Majorana neutrino เพียงแต่ในนาม โดยยังไม่เคยเห็นตัว แต่โลกก็ยังค้นหาอนุภาคนี้ เพราะเชื่อว่ามันสามารถทำหน้าที่เป็น qubit ในคอมพิวเตอร์แบบควอนตัมได้ ซึ่งถ้ามีการสร้างคอมพิวเตอร์ดังกล่าวนี้ได้ คำถามบิ๊กต่าง ๆ ที่นักฟิสิกส์ยังตอบไม่ได้ ก็จะสามารถตอบได้ในเวลาไม่นาน
อ่านเพิ่มเติมจาก The Physics of Neutrinos โดย V. Barger และคณะ จัดพิมพ์โดย Princeton University Press ในปี 2012
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
เหตุการณ์นี้เป็นที่รู้จักในนาม neutrino-less double beta decay แม้จะไม่มีอนุภาค antineutrino ออกมา แต่ทุกคนก็เรียกเป็น neutrino-less double beta decay ซึ่งเป็นเรื่องที่ขัดแย้งกับทฤษฎีควอนตัมของอันตรกิริยาอย่างอ่อนที่แถลงว่า ในการสลายตัวของอนุภาคนิวตรอน จะมีอนุภาค electron และอนุภาค antineutrino ออกมาให้เห็นทุกครั้งไป
ทฤษฎีนี้ยังได้พยากรณ์อีกว่า ถ้ามีการนำอะตอมของธาตุต่าง ๆ ดังกล่าวข้างบน จำนวนประมาณ 1025 อะตอม ซึ่งหนักตั้งแต่ 26-200 กิโลกรัม ลงไปอยู่ในห้องทดลองลึกใต้ดิน เพื่อให้อะตอมปราศจากการถูกรบกวนโดยธาตุกัมมันตรังสีชนิดอื่น ๆ ที่อยู่ใต้ดิน และไม่ให้รังสีคอสมิกจากอวกาศนอกโลกได้เข้ามาใกล้กราย นั่นคือจะให้การสลายตัวของอนุภาคนิวตรอนในไอโซโทปกัมมันตรังสีได้อยู่อย่างโดดเดี่ยวและเป็นเอกเทศอย่างแท้จริง นักฟิสิกส์ก็อาจจะเห็นเหตุการณ์การสลายตัวแบบบีตาคู่ที่ไม่มีอนุภาคแอนตินิวทริโนได้
แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมาร่วม 84 ปี การทดลองโดยนักฟิสิกส์ในทีมวิจัยหลายประเทศก็ยังไม่มีใครได้เห็นเหตุการณ์นี้เลย กระนั้นโลกก็ยังมีนักฟิสิกส์อีกเป็นจำนวนมากที่ยังพยายามต่อไป เพราะถ้าใครคนใดได้พบหรือได้เห็นเหตุการณ์การสลายสลายตัวแบบบีตาคู่ที่ไม่มีอนุภาคแอนตินิวทริโน นี่จะเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด การค้นพบหนึ่งในรอบ 100 ปีที่ผ่านมา เพราะการทดลองนี้จะสามารถตอบคำถามที่บิ๊กมาก ได้ว่า เหตุใดเอกภพจึงมีสสารในปริมาณมากกว่าปฏิสสาร การค้นพบนี้จะแสดงให้เห็นอีกว่า ทฤษฎี Standard Model จะต้องมีการปรับปรุง นอกจากนี้การค้นพบจะแสดงให้เห็นอีกว่า อนุภาค Majorana neutrino มีจริงและสามารถนำไปใช้ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้
เมื่อผลกระทบที่จะได้จากการค้นพบมีคุณค่ามหาศาลเช่นนี้ ทุกคนก็ตระหนักได้ว่า ผู้พบสามารถเตรียมตัวเดินทางไปรับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปีได้ ที่กรุง Stockholm ประเทศสวีเดน
เราทุกคนคงได้เรียนรู้ตั้งแต่สมัยที่อยู่มหาวิทยาลัยแล้วว่า การสลายตัวของนิวเคลียสกัมมันตรังสีมี 3 รูปแบบ คือ แบบ alpha , beta และ gamma
สำหรับในกรณีแรกนั้น จะมีอนุภาค alpha ซึ่งประกอบด้วยอนุภาค proton และ neutron อย่างละ 2 อนุภาคออกมา และในกรณีการสลายแบบ gamma นั้น เกิดจากการลดพลังงานของอนุภาค proton และ neutron ในนิวเคลียสลง ซึ่งพลังงานที่เกิดขึ้นนี้ จะถูกกำจัดออกในรูปของรังสี gamma
ส่วนการสลายตัวแบบ beta นั้น ในความเป็นจริงมี 3 รูปแบบ โดยในรูปแบบแรก neutron ที่อยู่ในนิวเคลียสได้เปลี่ยนสภาพเป็น proton , electron และ antineutrino สำหรับนิวตรอนที่อยู่นอกนิวเคลียส คือ นิวตรอนอิสระ ตามปกติจะสลายตัวภายในเวลา 14 นาที แต่เวลามันอยู่ในนิวเคลียส ชีวิตของนิวตรอนจะสั้นมาก คือ จะเปลี่ยนไปโดยใช้เวลาเพียง 0.001 วินาทีเท่านั้นเอง และอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมา ก็มีชื่อเรียกโดยเฉพาะว่า อนุภาค beta
สำหรับรูปแบบที่สองเป็นการสลายแบบบีตาคู่ (double beta decay) ซึ่งมักเกิดในกรณีที่นิวเคลียสมี proton และ neutron เป็นจำนวนคู่ และนิวเคลียสไม่เสถียร โดย neutron 2 อนุภาคจะเปลี่ยนไปเป็น proton 2 อนุภาคกับ electron 2 อนุภาคและ antineutrino 2 อนุภาค ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของ neutron ทั้ง 2 อนุภาคนี้เกิดขึ้นพร้อมกัน เหตุการณ์นี้ได้มีผู้สังเกตเห็นเป็นครั้งแรกเมื่อปี 1987 การที่เป็นเช่นนี้ เพราะครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่แสดงปรากฏการณ์ double beta decay ค่อนข้างนานมาก ระดับ 1018 ปี (ล้านล้านล้านปี) รูปแบบที่สามเป็นการสลายแบบบีตาคู่ที่ปราศจากอนุภาคนิวทริโน (neutrino-less double beta decay) โดย neutron 2 อนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียสจะเปลี่ยนไปเป็น proton 2 อนุภาคกับ electron 2 อนุภาค แต่ไม่ปล่อยอนุภาค antineutrino ใด ๆ ออกมา เพราะ antineutrino 2 อนุภาค ที่เคยออกมาในรูปแบบการสลายตัวแบบที่ 2 นั้น ได้ทำลายล้างกันไป ทำให้นักทดลองไม่สามารถเห็นอนุภาค antineutrino ได้เลย หรืออีกนัยหนึ่ง อนุภาค neutrino กับอนุภาค antineutrino เป็นอนุภาคชนิดเดียวกัน จึงสามารถหักล้างกันได้ และอนุภาคที่มีสมบัติดังกล่าวนี้ เรียกอนุภาค Majorana neutrino ซึ่งจะอยู่กันเป็นคู่ ๆ ในลักษณะที่สามารถใช้เป็น qubit ซึ่งมีเสถียรภาพมาก คือจะไม่อ่อนไหวหรือเปลี่ยนสถานะง่ายเวลาถูกสิ่งแวดล้อมรบกวน จึงมีโอกาสที่จะใช้อนุภาคนี้ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม (quantum computer)
นี่จึงเป็นเหตุผลที่ทำให้ ณ วันนี้ โลกมีห้องปฏิบัติการหลายแห่งที่นักฟิสิกส์กำลังพยายามสังเกตและสร้างอนุภาค Majorana neutrino เช่น
ที่เมือง Modane ในประเทศฝรั่งเศส ที่ใช้ selenium ในการทดลอง
ที่เมือง Gran Sasso ในประเทศอิตาลี ใช้ tellurium กับ germanium
ที่เมือง Hida ในประเทศญี่ปุ่น ใช้ xenon และ calcium
ที่เมือง Canfranc ในประเทศสเปน ใช้ xenon
ที่เมือง Sudbury ในประเทศแคนาดา ใช้ tellurium
ที่เมือง Carlsbad รัฐ New Mexico และ South Dakota ในสหรัฐอเมริกา ใช้ xenon กับ germanium ตามลำดับ เป็นไอโซโทปทดลอง
เช่น นักฟิสิกส์ที่ Gran Sasso ได้ใช้ germanium ที่บริสุทธิ์ 86% มวล 11.5 กิโลกรัม (ซึ่งถ้าเป็น germanium ทั่วไป จะบริสุทธิ์เพียง 7%) โดยได้นำไปทดลองใต้ดินที่ระดับลึก 1,400 เมตร และคาดหวังจะเห็นเหตุการณ์ทั้งสองรูปแบบ คือ ปรากฏการณ์ double beta decay และ neutrino-less double beta decay
การที่นักทดลองกลุ่มนี้ใช้ germanium เพราะมันเป็นสารกึ่งตัวนำ และ 74Ge มีนิวเคลียสที่ไม่เสถียร จึงสามารถให้อนุภาค beta ได้ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปใน germanium จนถึงเครื่องรับกระแสไฟฟ้าและจะปรากฏเป็นกระแสไฟฟ้าที่เป็นห้วง ๆ (pulse) แต่การทดลองที่ Gran Sasso ตั้งแต่ปี 1990 คือ ตั้งแต่เมื่อ 31 ปีก่อน ก็ยังไม่ได้เห็นอนุภาค Majorana neutrino เลย
ความยุ่งยากที่จะบอกความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยา double beta decay กับ ปฏิกิริยา neutrino-less double beta decay นั้น สามารถเกิดจากหลายสาเหตุ เพราะปฏิกิริยาแรกจะให้ antineutrino กับ electron แต่ปฏิกิริยาหลังจะให้แต่ electron โดยไม่มี antineutrino ออกมาให้เห็น และ antineutrino นี้ก็เป็นอนุภาคที่ตรวจจับ การตรวจจับได้ยากมาก ดังนั้นการอ้างว่าไม่มีอนุภาค antineutrino จึงเป็นที่ต้องกระทำอย่างระมัดระวังอย่างดีที่สุด
ในความพยายามจะให้รู้แน่ชัดว่า เหตุการณ์รูปแบบใดเกิดขึ้นจริง นักฟิสิกส์จึงจำเป็นต้องวัดพลังงานของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นอย่างละเอียดและถูกต้องให้มากที่สุด
ในการสลายตัวแบบ double beta decay พลังงานที่เกิดขึ้นจากการสลายตัว จะถูกนำมาแบ่งระหว่าง electron กับ antineutrino โดย electron อาจจะรับไปมาก และ antineutrino อาจจะรับไปน้อย หรือ electron อาจจะรับไปน้อย และ antineutrino อาจจะรับไปมากก็ได้ ดังนั้น พลังงานของอิเล็กตรอนที่วัดได้จะมีค่าต่าง ๆ กัน เรียกว่าเป็น spectrum ของพลังงาน
แต่ในกรณี neutrino-less beta decay ที่ไม่มี antineutrino ออกมาอิเล็กตรอน จะรับพลังงานที่เกิดจากการสลายตัวไปเต็ม ๆ พลังงานของอิเล็กตรอน จึงมีได้ค่าเดียว และจะมีค่า 2,039 kiloelectronvolts (keV) ดังนั้น กราฟพลังงานของอิเล็กตรอนจึงเป็นยอดแหลม ที่ไม่มีความกว้างเลย
แต่ความยุ่งยากที่จะได้เห็นพลังงานของอิเล็กตรอนมีค่าดังกล่าวก็มีมาก เพราะในห้องทดลองใต้ดิน อาจมีสารกัมมันตรังสีชนิดอื่นอยู่บ้าง เช่น bismuth 214 นอกจากนี้การพยายามกำจัดอนุภาคคอสมิก ที่จะมารบกวนห้องทดลองก็เป็นเรื่องที่ยุ่งยากไม่แพ้กัน
ในห้องทดลองที่เมือง Carlsbad ในรัฐ New Mexico ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งใช้ xenon (139 Xe) เหลว ที่หนัก 200 กิโลกรัมและบริสุทธิ์มากผิดปกติ (Enriched Xenon Observatory , EXO) บรรจุในภาชนะห้องทดลองใต้ดินที่ระดับลึก 650 เมตร
แต่เมื่อนักทดลองมิได้เห็นเหตุการณ์การสลายตัวแบบ neutrino-less beta decay นั่นแสดงว่า ครึ่งชีวิตของนิวเคลียสกัมมันตรังสีที่ใช้ มีค่ามากกว่าที่เคยคิดไว้เยอะ และอีกเหตุผลหนึ่ง คือ อุปกรณ์ตรวจจับ antineutrino ที่ใช้ยังมีประสิทธิภาพไม่สูงพอ
วันหนึ่งวันใดในอนาคตที่มีคนเห็นเหตุการณ์ neutrino-less beta decay ทั้งโลกก็จะตื่นเต้นมาก เพราะนั่นจะเป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นว่า neutrino กับ antineutrino เป็นอนุภาคกับปฏิยานุภาคได้ในตัวเดียวและในเวลาเดียวกัน ซึ่งปัจจุบันรู้จักในนามของอนุภาค Majorana ตามชื่อของ Ettore Majorana ผู้ได้เคยพยากรณ์ไว้เมื่อ 90 ปีก่อนว่า ธรรมชาติสามารถมีอนุภาคชนิดนี้ได้ด้วย
ความตื่นเต้นของการไม่เห็นอนุภาค antineutrino ออกมาจากการสลายตัวของ neutron ได้ทำให้หลักสมมาตรที่เรียกว่า กฎอนุรักษ์จำนวน lepton ในวิชาฟิสิกส์ของอนุภาคใช้ไม่ได้อีกต่อไป และเมื่อกฎนี้ไม่เป็นจริง นั่นก็หมายความว่า แบบจำลอง Standard Model ต้องมีการปรับปรุง (Standard Model เป็นทฤษฎีฟิสิกส์ที่ถูกต้องและละเอียดที่สุดในปัจจุบัน เพราะให้ผลคำนวณที่สอดคล้องกับผลการทดลอง ถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 12)
นอกจากนี้ข้อมูลครึ่งชีวิตของอนุภาค Majorana neutrino ยังสามารถช่วยให้นักฟิสิกส์รู้ด้วยว่าตั้งแต่เอกภพถือกำเนิด (Big Bang) ใหม่ ๆ อนุภาค Majorana neutrino มีอิทธิพลต่อการถือกำเนิดของ galaxy อย่างไรด้วย เพราะขณะมันเคลื่อนที่ผ่านสสารอื่น ๆ อันตรกิริยาระหว่างมันกับสสารจะเป็นตัวกำหนดเวลาในการถือกำเนิดของ galaxy เช่น ถ้ามันมีมวลมาก galaxy ก็จะถือกำเนิดได้ช้า
นอกจากนี้ การค้นพบจะช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถเข้าใจได้ว่า เหตุใดเอกภพจึงมีสสารในปริมาณมากกว่าปฏิสสาร เพราะเมื่อเอกภพถือกำเนิดใหม่ ๆ สสารและปฏิสสารมีมากในปริมาณพอ ๆ กัน แต่เมื่ออนุภาค Majorana neutrino ถือกำเนิด มันได้สลายตัวให้อนุภาคที่เป็นสสารมากกว่าปฏิสสาร
ในปี 1937 นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน ชื่อ Ettore Majorana ได้ศึกษาสมการ Dirac ผู้ในปี 1928 ได้ทำนายว่า เอกภพนอกจากจะมีสสารแล้ว ยังมีปฏิสสาร (antimatter) ด้วย และเมื่อสสารปะทะกับปฏิสสาร มันจะทำลายล้างทุกสิ่งทุกอย่างจนหมดสิ้น เหลือแต่รังสีแกมมา เหล่าอนุภาค fermion ที่มี spin = 1/2 เช่น อิเล็กตรอนจะมีพฤติกรรมที่สามารถอธิบายได้ด้วยกฎของ Dirac แต่ Majorana ได้พบว่า สมการ Dirac ยังทำนายอีกว่า เอกภพสามารถมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่เป็นปฏิยานุภาคของตัวมันเองได้ อนุภาคนั้นจึงได้ชื่อว่า Majorana fermion และอาจจะพบได้ หลังจากที่ได้ทำนายการมีอนุภาคชนิดนี้ในเอกภพแล้ว ในปีต่อมา Majorana ก็ได้หายสาบสูญไปจากโลก โดยไม่มีใครรู้ว่า ตายไปแล้วหรือยังมีชีวิตอยู่ หรือถูกลักพาตัว หรือจงใจหลบซ่อนไม่ให้ใครพบ หรือหนีไปบวช หรือ... และตราบถึงวันนี้ก็ยังไร้ร่องรอยใด ๆ ของเขา
อนาคตที่ยิ่งใหญ่ของ Majorana ได้ถูกบั่นสั้น ขณะที่เขามีอายุเพียง 31 ปี เมื่อครั้นที่เดินทางโดยเรือโดยสารจากเมือง Palermo บนเกาะ Sicily ไปเมือง Naples ในประเทศอิตาลี
รายงานการเดินทางของ Majorana ที่ตำรวจพบหลังจากที่เขาได้หายไป แสดงให้เห็นว่า เมื่อวันที่ 26 มีนาคม ค.ศ.1938 ท่านผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ Antonio Correlli แห่งมหาวิทยาลัย Naples ได้รับโทรเลข ซึ่งมีข้อความว่า Majorana กำลังคิดจะฆ่าตัวตาย และในโทรเลขฉบับนั้น มีข้อความทิ้งท้ายว่า เขาจะส่งโทรเลขตามมาอีกในวันรุ่งขึ้น
เมื่อถึงเวลาเช้าของวันต่อมา Correlli ก็ได้รับโทรเลขจริง แต่ข้อความในนั้นระบุว่า Majorana ได้ล้มเลิกความตั้งใจจะฆ่าตัวตายแล้ว หลังจากที่เฝ้าคอยนานหลายวัน Majorana ก็ยังไม่ปรากฏตัว Correlli ได้ตัดสินใจโทรศัพท์ถึง Enrico Fermi (นักฟิสิกส์โนเบล ปี 1938) แต่ก็ไม่มีข่าวใด ๆ จึงรายงานตำรวจ ซึ่งก็ได้สันนิษฐานว่า Majorana ฆ่าตัวตาย หรือหนีไปประเทศ Argentina หรือหนีไปบวช หรือถูกอุ้มหาย หรือหนีไปเป็นขอทาน
Ettore Majorana เกิดเมื่อวันที่ 5 สิงหาคม ค.ศ. 1906 ที่เมือง Catania บนเกาะ Sicily เป็นบุตรคนที่ 4 ของครอบครัวที่มีลูกชาย 5 คน บิดาเป็นครูสอนหนังสือให้ตั้งแต่อายุยังน้อย จนกระทั่งอายุ 15 ปี ครอบครัวก็ได้อพยพไปโรม และ Majorana ได้เข้าเรียนวิชาวิศวกรรมศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยโรม
เมื่ออายุ 21 ปี Emilio Segre (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1959) ได้ชักจูงนิสิตวิศวะที่เรียนดีให้มาเรียนฟิสิกส์แทน การมี Segre กับ Fermi เป็นครูสอนทำให้ Majorana เปลี่ยนอาชีพจากวิศวกรมาเป็นนักฟิสิกส์เต็มตัว และสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโท ด้วยวิทยานิพนธ์เรื่อง ทฤษฎีควอนตัมของนิวเคลียสกัมมันตรังสี
Majorana มีผลงานตีพิมพ์เรื่องแรก เมื่ออายุ 22 ปี โดยได้ศึกษาปรากฏการณ์ spontaneous ionization ของอะตอม ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของอะตอมเป็นไอออน เวลาอิเล็กตรอนจากวงโคจรนอกลดระดับพลังงานมาอยู่ในวงโคจรใน แล้วปล่อย photon ออกมา ให้อิเล็กตรอนตัวอื่นรับไป ซึ่งพลังงานนั้นมีมากพอทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม และมีผลทำให้อะตอมที่เหลือกลายสภาพเป็นไอออน
ครั้นเมื่อ Irene Curie กับ Frederic Joliot ในปี 1930 ได้ทดลองยิง beryllium ด้วยอนุภาค alpha และได้เห็นรังสีพลังงานสูงเกิดขึ้น ซึ่งรังสีนี้สามารถพุ่งชนอนุภาคโปรตอนให้กระเด็นไปได้ สองสามีภรรยาได้คิดว่ามันเป็นรังสีแกมมา แต่ Majorana ไม่ได้คิดเช่นนั้น เขาคิดว่ามันเป็นอนุภาคที่เป็นกลาง และมีมวลมากพอ ๆ กับโปรตอน Fermi จึงได้กระตุ้นให้ Majorana เรียบเรียงความคิดของเขาออกมาเป็นงานวิจัย เพื่อส่งไปตีพิมพ์ แต่ Majorana ไม่สน เกียรติการพบอนุภาคนิวตรอนจึงตกเป็นของ James Chadwick และทำให้ Chadwick ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ ปี 1935
ผลงานเหล่านี้ ทำให้ Fermi ได้เสนอมหาวิทยาลัยโรม ให้แต่งตั้ง Majorana เป็นศาสตราจารย์ตั้งแต่เมื่อเขามีอายุได้ 32 ปี ซึ่งนับเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่มีอายุน้อยที่สุดในอิตาลี ณ เวลานั้น และเขาได้รับตำแหน่งโดยไม่ต้องส่งเอกสารใด ๆ เพราะเป็นคนที่มีชื่อเสียง เป็นที่ยอมรับในระดับโลก
จากนั้น Majorana ก็ได้เดินทางไปทำงานวิจัยร่วมกับ Werner Heisenberg (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1932) ที่ประเทศเยอรมนี และกับ Niels Bohr (โนเบลฟิสิกส์ ปี 1922) ที่ประเทศเดนมาร์ก แล้วเดินทางกลับอิตาลี ในสภาพที่สุขภาพกายและใจไม่ดีเลย จนทำให้เขาต้องตัดขาดจากโลกภายนอก แต่ก็ได้ตีพิมพ์ผลงาน เรื่อง Majorana neutrino ก่อนจะหายสาบสูญ
ถึงวันนี้โลกรู้จัก Majorana fermion และสมการ Majorana โดยเฉพาะในปี 2006 ประเทศอิตาลี ได้จัดให้มีรางวัล Majorana เนื่องในโอกาสครบหนึ่งศตวรรษแห่งชาตกาลของ Ettore Majorana
ประเด็นการหายตัวอย่างไร้รอยของ Majorana ได้ทำให้เกิดการถกเถียงกันมากในวงวิชาการว่า มันเป็นแผนการของ Majorana ในการแสดงให้เห็นปรากฏการณ์ควอนตัมในชีวิตจริงว่าเขายังมีชีวิตอยู่ และได้ตายไปแล้วในเวลาเดียวกัน เหมือน ๆ กับแมวของ Schroediger ที่สามารถอยู่ในสภาพตาย-เป็นได้พร้อมกัน เสมือน Majorana ต้องการจะบอกว่า การฆ่าตัวตายกับการมีชีวิตอยู่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ในเวลาเดียวกัน
การศึกษาเอกสารอื่น ๆ ที่ Majorana ได้เขียนไว้ก่อนการหายตัว ได้แสดงให้เห็นว่า เขาเคยว่าจ้างคนให้ปลอมตัวเป็นตัวเขาขณะเดินทางไกล นี่ก็เป็นเรื่องที่ทำให้ทุกคนงุนงงและได้สันนิษฐานว่า คงเพราะเขากลัวการถูกอุ้ม
นับเป็นเวลาร่วม 84 ปีแล้ว ที่โลกรู้จักอนุภาค Majorana neutrino เพียงแต่ในนาม โดยยังไม่เคยเห็นตัว แต่โลกก็ยังค้นหาอนุภาคนี้ เพราะเชื่อว่ามันสามารถทำหน้าที่เป็น qubit ในคอมพิวเตอร์แบบควอนตัมได้ ซึ่งถ้ามีการสร้างคอมพิวเตอร์ดังกล่าวนี้ได้ คำถามบิ๊กต่าง ๆ ที่นักฟิสิกส์ยังตอบไม่ได้ ก็จะสามารถตอบได้ในเวลาไม่นาน
อ่านเพิ่มเติมจาก The Physics of Neutrinos โดย V. Barger และคณะ จัดพิมพ์โดย Princeton University Press ในปี 2012
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
