โลกกำลัง เข้าใกล้ การค้นพบ แรงที่ 5 ในธรรมชาติ
จากความผิดปกติในอนุภาคมิวออน (Muon) -
ทั้งหมดนี้คืออะไร? และสำคัญอย่างไร?
.
ย้อนกลับไปเมื่อปี 2021 ห้องปฏิบัติการเร่งอนุภาคแห่งชาติเฟอร์มี
หรือ Fermilab สหรัฐอเมริกา
เปิดเผยว่ามีบางอย่างผิดปกติกับ มิวออน
โดยอนุภาคมูลฐานนี้ไม่ได้มีพฤติกรรมแบบเดียวกับทฤษฎีที่ดีที่สุด
เท่าที่เราค้นพบอยู่ในตอนนี้ นั่นคือ
แบบจำลองมาตราฐานของอนุภาคฟิสิกส์ (Standard Model of Particle Physics)
.
และเมื่อช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา มีการทดลองล่าสุดได้ยืนยันถึง สิ่งนั้น
แต่หมายความเรากำลังค้นพบความลับใหม่
ของจักรวาลเช่นนั้นหรือ? เราจะขออธิบายไปทีละขั้นตอน
.
ก่อนอื่น มิวออนคืออะไร? อธิบายอย่างง่ายที่สุด
มันคือ อิเล็กตรอน ที่อ้วนท้วน และมีประจุไฟฟ้าเท่ากัน
แต่มีมวลมากกว่าเกือบ 207 เท่า
.
แต่สิ่งที่แตกต่างคือ มิวออนจะไม่เสถียรและสลายตัวภายในเวลาไม่กี่ไมโครวินาที
แต่นักวิทยาศาสตร์ก็หาทางศึกษามันจนได้โดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
โดยไอน์สไตน์กล่าวไว้ว่าเมื่อ เราเคลื่อนที่เร็วขึ้น เวลาจะยิ่งเดินช้าลง
.
ด้วยเหตุนี้ นักฟิสิกส์จึงนำมิวออนเข้าเครื่องเร่งอนุภาค
และจับมันให้วิ่งเข้าใกล้ความเร็วแสง
มิวออนจึงอยู่ได้นานขึ้นและทำให้เรามีเวลาศึกษามันมากขึ้น
.
แต่การทำเช่นนี้ก็นำมาซึ่งปัญหาเช่นกัน
เพราะแบบจำลองมาตราฐานที่อธิบายและ
ทำนายการมีอยู่ของอนุภาคมากมายได้อย่างถูกต้อง
ซึ่งรวมถึงแรงพื้นฐาน 4 ชนิดที่เรารู้จักในจักรวาล
แต่ยังไม่รวมพลังงานมืดและสสารมืด
ได้คาดการณ์ถึงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมิวออนไว้อย่างชัดเจน
.
ทว่า ค่าที่วัดได้ในห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรู๊คฮาเวน (Brookhaven)
ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ บอกเป็นนัยว่า
ค่าที่วัดได้นี้ไม่ถูกต้อง ตามหลักทฤษฎีที่เคยคาดการณ์กันมา
และนักวิทยาศาสตร์คิดว่ามันน่าสนใจ
จึงจำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติม
.
พวกเขาสามารถสร้างลำแสงของมิวออนที่บริสุทธิ์ได้มากกว่าครั้งไหน ๆ
และสามารถทำให้มันเดินทางไปได้กว่า 5,000 กิโลเมตร
จากเมืองลองไอส์แลนด์ นิวยอร์ก ลงไปยังฟลอริดา
และผ่านเทนเนสซีเพื่อไปยัง Fermilab ที่อยู่นอกเมืองชิคาโก
.
ทีมงานยืนยันว่า มีความผิดปกติในการแกว่งของอนุภาคมิวออนจริง
และการวิเคราะห์ข้อมูลใหม่นี้มีระดับความเชื่อมั่น
ที่ไม่เคยมีมาก่อน คือค่าความคลาดเคลื่อน
อยู่ในระดับ 1 ใน 200,000 เท่านั้น
.
การวัดนี้เป็นความสำเร็จในการทดลองที่น่าเหลือเชื่อ
ปีเตอร์ วินเทอร์ (Peter Winter) โฆษกของโครงการ
ทดลองมิวออนจีทู (Muon g-2) กล่าว
.
แต่อะไรเป็น สาเหตุ ที่ทำให้มิวออนแกว่งแบบแปลก ๆ
ในเวลาที่มันวิ่งไปแบบไม่เหมือนตามที่ทฤษฎีคาดไว้?
ศาสตราจารย์ จอน บัตเตอร์เวิร์ธ (Jon Butterworth)
จากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนกล่าวว่า
การสั่นแบบผิดปกตินั้นเกิดจากมิวออน
ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็ก
โดยอาจมีอะไรบางอย่างที่เรายังไม่รู้จักอยู่ในนั้น
.
หากการวัดไม่สอดคลอดคล้องกับการคาดการณ์(ที่เคยมีมา)
นั่นอาจเป็นสัญญาณว่ามีอนุภาคที่เราไม่รู้จักปรากฎขึ้น
ซึ่งอาจเป็นตัวนำของแรงที่ 5
.
ขณะที่ ดร. มิเทช พาเทล (Mitesh Patel)
จาก อิมพรีเรียล คอลเลจ ลอนดอน (Imperial College London) เสริมว่า
เรากำลังพูดถึงแรงที่ 5 เพราะเราไม่สามารถอธิบาย
พฤติกรรม (ในการทดลองเหล่านี้)
ด้วยแรงทั้ง 4 ที่เรารู้จักได้
.
นักฟิสิกส์กำลังแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างเข้มข้น
และพวกเขาต้องการที่จะทดลองเพิ่มเติม
นักวิจัยของ Fermilab หวังว่าผลลัพธ์ทั้งหมดจากหลายห้องการทดลอง
จะพร้อมวิเคราะห์ครั้งต่อไปในปี 2025
ซึ่งคาดว่าจะแม่นยำพอที่จะให้ผลลัพธ์ที่ชัดเจน
.
ดังนั้น เมื่อเรามารถสรุปได้ว่ามีแรงที่ 5 อยู่จริงหรือไม่
หรือมีอะไรที่เรายังไม่รู้จักอีกได้แล้ว
มันจะเป็นความลับที่จะช่วยให้เราเข้าใจจักรวาลในระดับที่ลึกซึ้งมากยิ่งขึ้น
และมันอาจนำไปสู่เบาะแสเกี่ยวกับพลังงานมืด
และสสารมืดที่เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ในเอกภพ
.
ปัจจุบัน เรารู้จักแรงในธรรมชาติอยู่ทั้งหมด 4 ชนิดได้แก่
แรงโน้มถ่วง ที่ทำให้ดวงดาวโคจรรอบกันและดึงดูดเราให้ยืนติดกับพื้นโลก
แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ทำให้เรามีอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้งาน
แรงนิวเคลียร์แบบอ่อน ที่ทำให้โมเลกุลเกาะกัน
และแรงนิวเคลียร์แบบเข้มที่ทำให้อนุภาคจับกันอย่างที่แข็งแรง.
ส่วนแรงที่ 5 จะเป็นอะไรนั้น ต้องรอคอยการทดลองครั้งต่อไป
แต่มันก็ทำให้เห็นว่าธรรมชาติยังมีอะไรอีกมากให้เราค้นพบ
.
สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
Photograph by Facebook: Fermi National Accelerator Laboratory
https://www.iflscience.com/what-are-the-claims-of-new-physics-from-the-muon-g-2-experiment-all-about-70239?fbclid=IwAR0ODEpuuTMQ7_I4XBrRmJ9eAJrPfsIDgFDoWB5OwnjhC8Y9VPGXxWQ9hoA
