1
Democritus นักปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่แห่งเมือง Abdera ในประเทศกรีซ เมื่อ 2460 ก่อนคริสต์กาลได้เคย
พยายามทา ํ อตั วบิ าตกรรมดว้ ยการอดอาหาร แตแ่ ผนท าํ ลายชวี ติ ของเขาตอ้ งประสบความล้มเหลว เมื่อเขาได้
กลิ่นขนมปังร้อนๆ ทํ าให้แกรู้สึกหิว และเกิดความหวังที่จะมีชีวิตอยู่ต่อไป เขาได้ตั้งคํ าถามที่สํ าคัญมากว่ากลิ่น
ขนมปังโชยมาสู่จมูกเขาได้อย่างไร
หลังจากที่ได้นึกคิดหาคํ าตอบเป็นเวลานาน Democritus ก็ได้ตั้งสมมติ
ฐานข้นึ มาว่า สสารทุกชนิดในจักรวาลประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดที่เรียกว่า
อะตอม (atom) อันเป็นคํ าในภาษากรีกที่แปลว่าแยกไม่ได้และอะตอมของขนม
ปังนี้เองที่ได้หลุดลอยไปในอากาศโชยมาสู่จมูกเขา
อันความคิดที่ว่า มนุษย์เราไม่สามารถแบ่งแยกอะตอมได้อีกนั้น ได้เป็น
ความรทู้ ผี่ ้คู นพากันเชื่อมั่นและถือมั่นเป็นเวลานานกว่า 2,000 ปี
จนกระทั่ง E. Rutherford ได้ทดลองยิงอนุภาคอัลฟา (alpha) ผ่านแผ่น
ทองคํ าเปลวบางๆ แล้วได้ข้อสรุปว่าอะตอมประกอบด้วยส่วนที่เป็นแกนกลาง
ซึ่งเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) และอิเล็กตรอน (electron) ที่โคจรอยู่รอบ
นิวเคลียส โลกจึงรู้ว่าอะตอมนั้นจริงๆ แล้วแบ่งแยกได้
เมอื่ วทิ ยาศาสตรไ์ ดว้ วิ ฒั นาการขนึ้ เราก็มีความรู้เพิ่มขึ้นๆ วา่ นวิ เคลยี สของอะตอมยงั ประกอบดว้ ยอนภุ าค
เล็กลงไปอีกคือ โปรตอน (proton) ที่มีประจุบวกและนิวตรอน (neutron) ที่เป็นกลาง คือไม่มีประจุบวกหรือลบใดๆ
หลงั จากทไี่ ดม้ กี ารพบนวิ ตรอนแล้วเปน็ เวลานานกวา่ 40 ปี ทคี่ น ส่วนมากคดิ วา่ โปรตอนและนวิ ตรอนเปน็
อนภุ าคทเี่ ลก็ ทสี่ ดุ ของสสาร แตใ่ นปี พ.ศ. 2503 นั้นเอง J. Friedman, H. Kendall และ R. Taylor ไดใ้ ชเ้ ครอื่ งเรง่
อนุภาค (accelerator) ยิงอิเล็กตรอนพลังงานสูงให้พุ่งชนโปรตอน ผลการทดลองของเขาทั้งสามได้แสดงให้เรารู้
ลึกลงไปอีกระดับหนึ่งว่า โปรตอนนั้นยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าลงไปอีก คือ ควาร์ก (quark)
2
ปัจจุบันนักฟิสิกส์ได้พบว่า ควาร์กในธรรมชาติมี 6 ชนิด คือชนิด up, down, strange, charm, top และ
bottom เมื่อควารก์ 6 ชนิดนี้รวมกัน เช่นเมื่อชนิด top 2 ตวั กบั ชนดิ down 1 ตัวรวมกัน เราจะไดโ้ ปรตอน และ
หากเรามีชนิด top 1 ตัว และชนิด down 2 ตัว เราก็จะได้อนุภาคนิวตรอน อนุภาคตัวอื่นๆ ก็ได้จากการรวมค
วาร์กรูปแบบต่างๆ กัน
ควารก์ เปน็ อนภุ าคทมี่ ปี ระจุ แต่การที่มันอยู่รวมกันได ้ เพราะมีแรงนิวเคลียร์ชนิดรุนแรงกระท าํ มัน แรงชนดิ นี้
แตกต่างจากแรงชนิดอื่นๆ ในประเด็นที่ว่าเมื่อควาร์กอยู่ใกล้กันแรงระหว่างมันจะไม่มี แต่เมื่อควาร์กอยู่ไกลกัน
แรงดึงดูดจะมากมหาศาลและนี่ก็คือ เหตุผลว่า เหตุใดตราบเท่าทุกวันนี้ นักฟิสิกส์จึงไม่สามารถแยกควาร์กออก
มาให้เราเห็นเป็นอนุภาคอิสระได้เลย
ดงั นนั้ ตลอดระยะเวลา 37 ปีที่ผ่านมานักฟิสิกส์จึงมีความ เชอื่ อยา่ งระมดั ระวงั วา่ ควารก์ เปน็ อนภุ าคมลู ฐาน
(elementary particle) ที่เล็กที่สุดที่เราไม่มีวันแบ่งแยกมันได้อีกต่อไปแล้ว
หากพิจารณาในแง่ของทฤษฎี ปัจจุบันนักฟิสิกส์ใช้ทฤษฎีที่ชื่อ Standard Model ในการ อธิบายปรากฏ
การณ์ต่างๆ ทางไฟฟ้า และทางนิวเคลียร์ทุกรูปแบบ แต่ทฤษฎีนี้ก็เป็นทฤษฎีที่ไม่สมบูรณ์ เพราะยังไม่สามารถ
ตอบคํ าถาม “ง่ายๆ” ที่ว่าเหตุใดโปรตอนจึงหนักว่าอิเล็กตรอน และเหตุใดอนุภาคทั้งสองซึ่งมีขนาดแตกต่างกันจึง
มีประจุไฟฟ้าเท่ากัน
ในความพยายามที่จะตอบคํ าถาม “พื้นๆ” เช่นนี้ Standard Model ได้ตั้งสมมติฐานว่าธรรมชาติมีอนุภาค
อีกตัวหนึ่งชื่อ Higgs ซึ่งอนุภาคนี้ยังไม่มีใครเคยเห็น แต่เมื่อครั้งที่จักรวาลอุบัติเมื่อ 15,000 ล้านปีก่อนโน้น
อนุภาคชนิดนี้มีมากมาย Higgs เป็นอนุภาคที่ให้กํ าเนิดและกํ าหนดมวล ของอนุภาคต่างๆ ทุกชนิดในจักรวาล
แต่เมื่อยังไม่มีใครเคยเห็นอนุภาค Higgs ดังนั้น ความศรัทธาเชื่อมั่นในทฤษฎี Standard Model จึงยังไม่
เต็ม 100% ในการค้นหาอนุภาค Higgs นักฟิสิกส์จะใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีชื่อเป็นทางการว่า Large Electron
Positron Collider (LEP) อุปกรณ์นี้มีลักษณะเป็นท่อกลมรูปร่างคล้ายโดนัท มีเส้นรอบวงยาว 25 กิโลเมตร มี
เส้นผ่าศูนย์กลางของท่อยาว 4 เมตร มีนํ้ าหนัก 80,000 ตัน มีสายไฟฟ้ายาว 6,000 กิโลเมตร และ (เหนือสิ่งอื่น
ใด) มีราคา 2.5 หมื่นล้านบาท เครื่องเร่งอนุภาค LEP จึงเป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ขนาดมโหฬารที่สุดของโลก
3
เพราะขณะที่อนุภาคถูกเร่ง มันจะแผ่รังสีต่างๆ ออกมามากมาย ดังนั้นตัวอุปกรณ์ทั้งชุดจึงถูกฝังอยู่ใต้ดินที่ระดับ
ลึก 100 เมตร ณ บริเวณชานเมือง Geneva ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เพื่อป้องกันมนุษย์ให้รอดพ้นจากอันตราย
การแผ่รังสี
นกั ฟสิ ิกส 4,000 คน จากทวั่ โลกจะใช้ LEP เร่ง
อนุภาค อิเล็กตรอน และโพสิตรอน (ซึ่งเป็นอนุภาคที่มี
มวลเท่าอิเล็กตรอนแต่มีประจุชนิดตรงกันข้าม) ให้พุ่ง
สวนกันภายในท่อโดนัทจนกระทั่งที่มีความเร็ว
99.999996% ของความเร็วแสง จากนั้นก็บังคับให้
อนุภาคทั้งสองชนิดนี้พุ่งชนกัน
เวลาอิเล็กตรอนและโพสิตรอนพลังงานสูงปะทะกัน พลังงานบางส่วนของอนุภาคจะถูกเปลี่ยนไปเป็น
อนภุ าคตวั ใหมต่ ามสมการ E = mc2 ของไอนส์ ไตน์ ดงั นนั้ ในการชนกนั ระหวา่ งอนภุ าคทงั้ สองจะมอี นภุ าคเกดิ
ใหม่มากมาย เปรียบเสมือนการชนรถโตโยต้าสองคัน แล้วมีรถฮอนด้า นิสสัน จักรยานยนต์ หรือแม้แต่รถไฟพุ่ง
กระเจิดกระเจิงออกมา
นักฟิสิกส์คาดหวังว่า LEP ที่มีขนาดใหญ่ราวภูเขาเครื่องนี้ จะสามารถสร้างอนุภาค Higgs ได้ และถึงแม้
อายุขัยของ Higgs จะน้อยนิดเพียง 0.000,000,000,000,012 วินาทีก็ตาม แต่นักฟิสิกส์ยุคปัจจุบันก็สามารถเห็น
มันได้ ความยุ่งยากในการหา Higgs จึงเปรียบเสมือนกับการค้นหาเพื่อนที่เราจะรู้จักคนหนึ่ง และเพื่อนคนนั้นมี
อายุที่สั้นมากในท่ามกลางคน 1,000 ล้านคน
ในการทดลองยิงอิเล็กตรอนด้วยโพสิตรอนในช่วงเวลาสองปีที่ ผ่านมาได้มีเหตุการณ์ประหลาดๆ ที่นัก
ฟสิ กิ สไ์ มค่ าดฝนั เกดิ ขนึ้ 18 ครั้ง ซงึ่ Standard Model อธิบายไม่ได้เลยเหตุการณ์ประหลาดที่ว่านี้ อปุ กรณต์ รวจ
จับอนุภาคเครื่องหนึ่งเห็น แต่อีกสามเครื่องที่ติดตั้งอยู่ใกล้กันไม่เห็น
คํ าตอบที่เป็นไปได้คืออุปกรณ์หนึ่งหรือสามเครื่องทํ างานบกพร่อง หรือ Standard Model บกพร่อง
4
ตั้งแต่เริ่มการทดลองในปี พ.ศ 2538 เป็นต้นมา นักฟิสิกส์ ได้เคยเห็นเหตุการณ์ประหลาดนี้ 2-3 ครั้งแล้ว
แตห่ ลายคนคดิ วา่ สิ่งที่เห็นเป็นเรื่องฟลุคเป็นความแปรปรวนทางสถิติของเหตุการณ ์ เป็นผลสืบเนื่องจากการ
ทํ างานบกพร่องของเครื่องมือ เป็นความสะเพร่าของนักทดลอง ฯลฯ นักทดลองทุกคนจึงคาดหวังว่าหากได้มีการ
ทดลองที่พลังงานสูงขึ้นไปอีกเหตุการณ์ที่คิดว่า “มี” นั้นจะ “ไม่มี”
แตเ่ มอื่ เพมิ่ พลงั งานของอเิ ลก็ ตรอน เหตุการณ์ประหลาดก็มีให้เห็นเพิ่มขึ้น และเมื่อข้อมูลการทดลองขาด
ทฤษฎมี าสนบั สนุน นกั ทดลองจงึ คดิ วา่ ทฤษฎี Standard Model จะต้องมีการรื้อร่างใหม ส่วนนักทฤษฎีก็ยังไม่
ยอมรับผลการทดลอง เพราะอุปกรณ์ตรวจจับอีกสามเครื่องของ LEP รายงานว่า ไม่เห็นอะไรเลย
แล้วเราจะหาทางออกกันยังไงครับ
หนทางเดยี วที่จะยุติความขดั แย้งนี้ คือนักฟิสิกส์ต้องทดลองหาข้อมูลเพิ่มเติมต่อไป ดงั นนั้ ในเดอื น
พฤษภาคมนี้ LEP จะเดินเครื่องอีกเหตุการณ์ 18 เหตุการณ์นั้นอาจจะเป็นก้อนนํ้ าแข็งเล็กๆ ที่จะละลายหายไปใน
ทะเล หรือเป็นปลายยอดของนํ้ าแข็งก้อนใหญ่ที่ได้เคยจมเรือ Titanic มาแล้ว ก็ได้ใครจะรู้
