Nuclear Science
STKC 2555

4 กรกฎาคม 2555 เซิร์นประกาศการค้นพบอนุภาคฮิกกส์โบซอน

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

           วันนี้เป็นวันที่ 5 กรกฎาคม 2555 สัปดาห์ที่แล้ว ในขณะที่เหตุการณ์บ้านเมืองกำลังร้อนแรงทั้งในบ้าน (ประเด็นแก้รัฐธรรมนูญ) และนอกบ้าน (วิกฤตเศรษฐกิจยูโรโซน) ไหนจะฟุตบอลยูโรจอดำอีก แต่ข่าวในวงการวิทยาศาสตร์ก็ลือกันหนัก ซึ่งฟิสิกส์เวิร์ลด์ดอตคอม (physicsworld.com) ถึงกับทำโพลล์ถามว่า “วันที่ 4 กรกฎาคม นักวิทยาศาสตร์ของ เซิร์น (CERN) จะประกาศการค้นพบฮิกกส์โบซอนหรือไม่ ? (Will CERN scientists announce the discovery of the Higgs boson on 4 July?)

          และแล้วในวันที่ 4 กรกฎาคม 2555 ก็มีข่าวออกมาว่า เซิร์นค้นพบ “อนุภาคที่เหมือนกับอนุภาคฮิกกส์โบซอน” (Higgs-like boson) แล้ว

ในที่สุดก็หาเจอ : ฮิกกส์จำนวนมากโผล่มาให้เห็นที่แอลเอชซี

          กลุ่มนักฟิสิกส์ที่ทำงานกับตัวชนอนุภาคเฮดรอนขนาดใหญ่ (Large Hadron Collider) หรือแอลเอชซี (LHC) ได้ประกาศการค้นพบ ฮิกกส์โบซอน (Higgs boson) หรืออย่างน้อยก็ต้องเป็นอนุภาคที่คล้ายคลึงกับฮิกกส์ โดยเมื่อตอนเช้าวันที่ 4 กรกฎาคม 2555 ในการสัมมนาพิเศษ 2 รายการ ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาค เซิร์น ในเมืองเจนีวา พวกโฆษกของการทดลองด้วยแอลเอชซี 2 กลุ่มหลัก —ATLAS และ CMS— ต่างรายงานการวัดมวลของอนุภาคฮิกกส์ ที่ระดับความเชื่อมั่นทางสถิติ 5? (ซิกมา) ซึ่งแม้ไม่เสมอไป แต่ตามปกติในหมู่ประชาคมฟิสิกส์อนุภาค ถือกันว่าการค้นพบใดที่ก้าวพ้นขีดเริ่มเปลี่ยนทางสถิติ (statistical threshold) ในระดับนี้จัดเป็น “การค้นพบ”

          อย่างไรก็ดี การประกาศการค้นพบอนุภาคที่ดูแล้วเหมือนจะเป็นอนุภาคฮิกกส์ในวันนี้ ถือได้อย่างเดียวว่าถึงตอนจบของเรื่องแล้ว เพราะว่าถึงบัดนี้ นักฟิสิกส์ได้ทำความเข้าใจกับธรรมชาติของอนุภาคนี้ ได้อย่างถึงแก่นแล้ว

          เกือบ 50 ปีมานี้ นักฟิสิกส์พากันสอดส่ายตาหาอนุภาคฮิกกส์โบซอนกันมาตลอด เพราะหากค้นพบได้ แบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ด้านฟิสิกส์อนุภาคก็จะสมบูรณ์ได้เสียที (อนุภาคอื่น ๆ ในแบบจำลองถูกค้นพบหมดแล้ว) อนุภาคนี้กับสาขาที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคนี้ สามารถใช้อธิบายได้ว่า ณ เสี้ยวเวลาหลังการเกิดบิกแบง (Big Bang) สมมาตรของแรงยึดเหนี่ยวอย่างอ่อนทางไฟฟ้า (electroweak symmetry) แตกออกได้อย่างไร อันเป็นผลให้เกิดอนุภาคต่าง ๆ ที่มีมวล ซึ่งอนุภาคเหล่านี้มาประกอบกันขึ้นมาเป็นธาตุ อันที่จริงแบบจำลองมาตรฐานไม่ได้ทำนายมวลของอนุภาคฮิกกส์เอาไว้ ดังนั้น ที่ผ่านมา โครงการต่อเนื่องต่าง ๆ ทั้งด้วยแอลอีพี (LEP) หรือตัวชนอิเล็กตรอน-โพซิตรอนขนาดใหญ่ (Large Electron–Positron Collider) ที่เซิร์น ด้วยเทวาตรอน (Tevatron) ที่เฟร์มิแล็บ (Fermilab) ในสหรัฐอเมริกา และแน่นอนในวันนี้ก็คือด้วยแอลเอชซี ล้วนต่างพยายามวัดมวลของนุภาคฮิกกส์นี้นั่นเอง

          ในการเสนอผลลัพธ์ล่าสุดจากการทดลองของกลุ่ม CMS โฆษกชื่อว่าโจ อินแคนเดลา (Joe Incandela) ได้ประกาศว่า การทดลองของเขาค้นพบว่า ฮิกกส์โบซอนมีมวล 125 GeV/c2 และมีนัยสำคัญทางสถิติ 5 ซิกมา

          อินแคนเดลาอธิบายผลลัพธ์ว่า “เมื่อสองสัปดาห์ก่อน ผลจากความเพียรพยามครั้งสำคัญ ทำให้เราพิจารณาว่า เราหยุดรวบรวมข้อมูลได้แล้ว”

          หลังการแถลงของอินแคนเดลา เป็นการแถลงของฟาบีโอลา จีอันนอตติ (Fabiola Gianotti) โฆษกของกลุ่ม ATLAS ซึ่งเขาบอกว่า ATLAS วัดมวลของฮิกกส์โบซอนได้ 126 GeV/c2 ซึ่งสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่เซิร์นเคยเผยแพร่ก่อนหน้านี้แล้วเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว (2554) และนัยสำคัญทางสถิติของการวัดคือ 5 ซิกมา

          “ปัจจุบันการค้นหาก้าวหน้ามากกว่าที่เราคิดว่าจะเป็นไปได้” จีอันนอตติกล่าว อย่างไรก็ดี เธอสะกิดเตือนว่า “ยังต้องการเวลาอีกนิดหน่อยเพื่อจัดการกับผลลัพธ์ในขั้นสุดท้าย และยังต้องการข้อมูลตลอดจนการศึกษาเพิ่มขึ้นอีก เพื่อหาสมบัติ (pro[perty) อื่น ๆ อีก ของอนุภาคใหม่นี้”

          การวัดที่ด้วยสถิติขนาด 5 ซิกมา จากเครื่องวัดทั้งสองกรณีนี้—ผนวกกับการค้นหาก่อนหน้านี้ ด้วยเทวาตรอนและแอลอีพี ทำให้หมดข้อกังขาว่าได้ค้นพบ “อนุภาคคล้ายฮิกกส์” (Higgs-like) แล้ว ด้วยแอลเอชซี

          รอล์ฟ ดีเทอร์ ฮอยเออร์ (Rolf-Dieter Heuer) ผู้อำนวยการทั่วไปของเซิร์นกล่าวว่า “เราได้ก้าวมาถึงหลักไมล์หนึ่ง ในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติ” โดยเขาเอ่ยถึงอนุภาคใหม่นี้ว่า “ต้องกันทุอย่างกับอนุภาคฮิกกส์โบซอน”

          ภายในหอประชุมของเซิร์น ทันทีหลังการประกาศการค้นพบ ปีเตอร์ ฮิกกส์ (Peter Higgs) นักทฤษฎีด้านอนุภาคแห่งมหาวิทยาลัยเอดินเบิร์ก สกอตแลนด์ ได้กล่าวแสดงความยินดีแก่นักวิจัยผู้ค้นพบอนุภาคนี้ “สำหรับผมเอง นับเป็นสิ่งประหลาดมหัศจรรย์ ที่การค้นพบเกิดขึ้นในช่วงชีวิตของผม”

ปีเตอร์ ฮิกกส์

          เรื่องนี้มหัศจรรย์แน่สำหรับฮิกกส์ เพราะรางวัลโนเบลมอบให้เฉพาะกับผู้ที่ยังมีชีวิตอยู่เท่านั้น และคงถึงเวลาของปีเตอร์ ฮิกกส์เสียที หลังจากที่รอมานาน 48 ปี และในวันเดียวกันนี้เอง นักฟิสิกส์ชื่อดังชาวอังกฤษสตีเฟน ฮอว์กิง (Stephen Hawking) ก็ประกาศว่าควรมอบรางวัลโนเบลให้กับฮิกกส์ได้แล้ว และฮอว์กิงยังบอกว่า เขาไม่เคยคิดว่าจะหาอนุภาคนี้พบ แต่เครื่องมือสมัยใหม่ดีเกินไป ทำให้เขาแพ้พนันกอร์ดอน เคน (Gordon Kane) แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกน เป็นเงิน 100 ดอลลาร์อเมริกัน

โพสต์เมื่อ : 5 กรกฎาคม 2555