CERN ประสบความสำเร็จในการจำลองปรากฏการณ์ Jet Quenching

เซิร์นประกาศความสำเร็จอีก หนหลังยิงลำไอออนตะกั่วปะทะกันนาน 3 สัปดาห์ พบสภาวะเมื่อแรกเริ่มก่อกำเนิดเอกภพ เป็นสภาวะของสสารหลังบิกแบงและพฤติกรรมของพลาสมาในยุคเริ่มต้นของเอกภพ โดยการตรวจพบของสถานีตรวจวัด 3 สถานี

เซิร์น (CERN) เผยว่าหลังจากทดลองเร่งลำไอออนตะกั่วให้ชนกันในเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (LHC) ได้ไม่ถึง 3 สัปดาห์ ก็ให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับสถานะของสสารในยุคแรกเริ่มของเอกภพถึง 3 ผลการทดลอง ในส่วนของสถานีตรวจวัดอลิซ (ALICE) ซึ่งออกแบบมาเพื่อศึกษาไอออนหนักโดยเฉพาะนั้น มีผลงานตีพิมพ์ถึง 2 ผลงานหลังการเดินเครื่องทดลองยิงลำไอออนตะกั่วได้ไม่กี่วัน

ภาพจำลองการชนกันของลำไอออนตะกั่วที่ตรวจวัดได้จากสถานีตรวจวัด Alice

การศึกษาปรากฏการณ์ที่มีชื่อเรียกว่า “เจ็ท เควนชิง” (jet quenching) นี้เกิดขึ้นที่สถานีแอตลาส (ATLAS) และซีเอ็มเอส (CMS) ซึ่งในส่วนของการทดลองจากสถานีแอตลาสนั้นได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานลงวารสารฟิ สิคัล รีวิว เลตเตอร์ส (Physical Review Letters) ส่วนการทดลองของซีเอ็มเอสจะได้รับการตีพิมพ์ตามหลังในไม่ช้า และผลการทดลองจากทั้ง 2 สถานีได้นำเสนออีกครั้งในงานสัมมนาของเซิร์นเมื่อวันที่ 2 ธ.ค.53 และการเก็บข้อมูลการขนกันของลำไอออนหนัก จะทำเป็นเวลา 4 วัน คือจนถึงวันที่ 6 ธ.ค.

ภาพจำลองขณะลำไออนตะกั่วชนกัน

“ช่างน่าประทับใจที่การทดลองมาถึงขั้นให้ผลลัพธ์เช่นนี้ได้รวดเร็ว แค่ไหน ทั้งที่ต้องใช้ฟิสิกส์ที่ซับซ้อน การทดลองของแต่ละสถานีล้วนแข่งขันกันเองที่จะตีพิมพ์ผลงานก่อน แต่เมื่อนำมาประกอบเป็นภาพเดียวกันแล้วและตรวจสอบผลงานซึ่งกันและกันแล้ว จะกลายเป็นแบบอย่างที่งดงามว่าการแข่งขันและความร่วมมือนั้นเป็นคุณลักษณะ สำคัญของการงานวิจัยสาขานี้” เซอร์จิโอ เบอร์โตลุชชี (Sergio Bertolucci) ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยของเซิร์นกล่าว

สำหรับปรากฏการณ์เจ็ทเควนชิงนั้นเป็นการสูญเสียพลังงานของลำอนุภาค ที่เกิดจากการชนกันของพาร์ตอน (parton) ที่มีพลังงานสูงๆ กับสสารตัวกลางที่มีความร้อนและความหนาแน่นสูง โดยพาร์ตอนนั้นเป็นชื่อเรียกของควาร์ก (quark) และกลูออน (gluon) ที่พิจารณาให้เป็นอนุภาคที่เหมือนกัน

หนึ่งในเป้าหมายสำคัญของโครงการทดลองชนลำไอออนตะกั่วที่เซิร์นนั้น คือการสร้างสสารให้มีสถานะเหมือนขณะอยู่ในช่วงเอกภพกำเนิด ซึ่งหลังจากนั้นสสารตั้งต้นทางนิวเคลียสที่สร้างขึ้นเป็นตัวเราและเอกภพที่ มองเห็นได้นั้นไม่ควรจะมีอยู่ เงื่อนไขเริ่มต้นในขณะนั้นน่าจะร้อนจัดและแปรปรวนมากเกินกว่าที่ควาร์กจะรวม กับกลูออนกลายเป็นโปรตอนและนิวตรอนอันเป็นโครงสร้างของธาตุต่างๆ ได้ แล้วเคลื่อนที่ไปอย่างอิสระในสถานะพลาสมาควาร์กกลูออน (quark gluon plasma)
การทดลองนี้ได้แสดงให้เห็นว่า เราสร้างและศึกษาสถานะพลาสมาควาร์กกลูออนที่จะให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วิวัฒนาการของเอกภพในยุคเริ่มต้น และธรรมชาติของแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มที่รวมควารืกกับกลูออนเข้าด้วยกันจน กลายเป็นโปรตอน นิวตรอน และนิวเคลียรสของธาตุต่างๆ ในตารางธาตุ

เมื่อไอออนตะกั่วชนกันภายในเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี จะเกิดพลังงานในปริมาตรเล็กๆ ที่เข้มข้นมากพอที่จะทำให้เกิดหยดเล็กๆ ของสสารในสถานะเริ่มต้นเมื่อครั้งกำเนิดเอกภพ ซึ่งสสารเหล่านี้มีช่วงสัญญาณให้วัดได้หลายช่วงสัญญาณ สำหรับบทความวิชาการที่ได้จากสถานีตรวจวัดอลิซ พุ่งเป้าไปที่จำนวนอนุภาคที่เพิ่มขึ้นจากการชนกันและเปรียบเทียบกับการทดลอง ก่อนหน้าในเครื่องเร่งอนุภาคอาร์เอชไอซี (RHIC collider) ของห้องปฏิบัติการบรูคาเวนสหรัฐฯ (Brookhaven National Laboratory)

งานวิจัยของอลิซยังยืนยันว่า ยิ่งพลาสมาในแอลเอชซีร้อนมากเท่าไร พลาสมาจะยิ่งประพฤติตัวเหมือนของเหลวที่มีความหนืดต่ำมากเท่านั้น ซึ่งรวมเข้ากับผลการทดลองที่บรูคาเวน ผลการทดลองที่ได้จะขัดแย้งกับบางทฤษฎีเกี่ยวกับพฤติกรรมแรกเริ่มของเอกภพ

เจอร์เจน สคูคราฟต์ (Jürgen Schukraft) โฆษกจากสถานีอลิซกล่าวว่า เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีนี้เป็นเครื่องสร้างบิกแบงที่มหัศจรรย์ และสถานะสสารควาร์ก-กลูออนนั้นคล้ายกับของเหลวในอุดมคติที่พบในเครื่องเร่ง อาร์เอชไอซี แต่เขายืนยันว่าการทดลองล่าสุดนี้พวกเขาได้พบบางอย่างที่แตกต่าง

ทั้งสถานีตรวจวัดแอตลาสและซีเอ็มเอสล้วนมีศักยภาพที่จะตรวจวัดการชน กันของลำอนุภาคที่มีพลังงานมหาศาล ซึ่งลำอนุภาคนี้เกิดจากการองค์ประกอบพื้นฐานของสสารทางนิวเคลียร์ คือควาร์กและกลูออน ซึ่งกระจายออกมาจากการจุดที่มีการชนกัน การชนกันของโปรตอนนั้นจะปรากฏลำอนุภาคเป็นคู่อย่างชัดเจน แต่สำหรับการชนกันของไอออนหนักนั้นลำไอออนจะทำอันตรกริยาในสภาวะที่อลหม่าน ของตัวกลางที่ร้อนจัดและหนาแน่น ซึ่งนำไปสู่สัญญาณที่มีความจำเพาะที่เรียกว่า “เจ็ท เควนชิง” ซึ่งพลังงานของลำไอออนจะลดลงอย่างรุนแรง และสัญญาณจะทำอันตรกริยากับตัวกลางรุนแรงอย่างที่ไม่เคยเห็นมาก่อน และปรากฏการณ์นี้เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษารายละเอียดของพลาสมา

ภาพจำลองการชนกันของลำไออนในสถานีตรวจวัดแอตลาส

“แอตลาสเป็นสถานีทดลองแรกที่รายงานการสังเกตการณ์ปรากฏการณ์เจ็ท เควนชิงได้โดยตรง ความสามารถในการตรวจจับพลังงานมหาศาลของลำอนุภาค ทำให้เราเห็นความไม่สมดุลพลังงานลำอนุภาคคู่ได้อย่างชัดเจน ซึ่งมีลำอนุภาคหนึ่งที่ถูกดูดกลืนโดยตัวกลาง” ฟาบิโอลา จิอานอตติ (Fabiola Gianotti) โฆษกประจำสถานีแอตลาสกล่าวว่า ผลการทดลองที่น่าตื่นเต้นนี้เป็นที่น่าภูมิใจ

ทั้งนี้ สถานีตรวจวัดแอตลาสและซีเอ็มเอสนั้นช่วยป่าวประกาศให้เราทราบถึงยุคใหม่ของ การใช้ลำไอออนเพื่อพิสูจน์สภาวะพลาสมาควาร์กกลูออน อนาคตปรากฎการณ์เจ็ทเควนชิงและการตรวจวัดแบบอื่นจากสถานีตรวจวัดหลักทั้ง 3 จุดของเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีจะทำให้เราเข้าใจในสถานะพลาสมาเริ่มต้นและ อันตรกริยาระหว่างควาร์กและกลูออนมากขึ้น

ข้อมูลจาก http://www.manager.co.th/science/ViewNews.aspx?NewsID=9530000168490

Advertisements
เรื่องนี้ถูกเขียนใน ดาราศาสตร์, อะไร อะไร และติดป้ายกำกับ , , , , , , คั่นหน้า ลิงก์ถาวร

1 ตอบกลับที่ CERN ประสบความสำเร็จในการจำลองปรากฏการณ์ Jet Quenching

  1. ดูหนังอาร์ พูดว่า:

    I know this if off topic but I’m looking into starting my
    own blog and was wondering what all is required to
    get setup? I’m assuming having a blog like
    yours would cost a pretty penny? I’m not very internet
    savvy so I’m not 100% positive. Any recommendations or advice would be greatly appreciated.
    Kudos

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s