Tip:
Highlight text to annotate it
X
ฮิกส์โบซอน ตอนที่ 1 มันคืออะไรและทำไมมันถึงสำคัญ
เข้าประเด็นกันเลย เมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2012 ฮิกส์โบซอนเป็นส่วนประกอบขั้นพื้นฐานชิ้นสุดท้าย
ในแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค ที่ถูกค้นพบโดยการทดลอง แต่ว่า
คุณอาจจะถามว่า ทำไมฮิกส์โบซอนถึงถูกรวมใน แบบจำลองมาตรฐานร่วมกับอนุภาคที่เรารู้จักกันดีเช่น
เช่น อิเลกตรอน โฟตอน และควาร์ก ถ้ามันไม่เคยถูกค้นพบมาก่อนตั้งแต่ทศวรรษที่ 70
เป็นคำถามที่ดี ที่เป็นเช่นนั้นเนื่องมาจากสองเหตุผลด้วยกัน
อย่างแรก เช่นเดียวกับอิเลกตรอนที่เป็นสถานะกระตุ้นของสนามอิเลกตรอน ฮิกส์โบซอนก็เป็นอนุภาคซึ่ง
เป็นสถานะกระตุ้นของสนามฮิกส์ที่แทรกซึม อยู่ในทุกหนแห่ง
ในขณะเดียวกัน สนามฮิกส์ก็มีบทบาทที่สำคัญใน แบบจำลองของการสลายตัวของกัมมันตภาพ ที่เราเรียกว่า
แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (สนามฮิกส์ช่วยในการอธิบายว่าทำไม แรงนี้ถึงมีความแรงน้อยกว่าแรงอื่น)
เราจะพูดถึงมันเพิ่มเติมในวีดีโอคลิปถัดไป แต่ถึงแม้ว่าทฤษฎีแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนจะได้รับการยืนยัน
ไปแล้วในทศวรรษที่ 80 ในสมการเหล่านั้นสนามฮิกส์ ก็เกี่ยวพันอย่างยุ่งเหยิงกับแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน
จนแม้กระทั่งตอนนี้เราก็ยังไม่สามารถยืนยัน การมีอยู่ของมันอย่างอิสระได้
เหตุผลที่สองที่รวมฮิกส์เข้าไปในแบบจำลองมาตรฐาน เกี่ยวข้องกับเรื่องเชิงเทคนิคนิดหน่อย
ซึ่งเกิดจากการที่สนามฮิกส์ให้มวลกับทุกอนุภาคในแบบจำลองมาตรฐาน แต่ว่า...ทำไมอนุภาคเหล่านั้นต้อง"รับ"มวลมาตั้งแต่แรกด้วยล่ะ?
ไม่ใช่ว่ามวลเป็นสมบัติเฉพาะตัวของสสาร เหมือนกับประจุไฟฟ้าเหรอ?
เอาล่ะ...ในฟิสิกส์อนุภาค คำตอบคือ "ไม่" จำได้มั้ยว่าในแบบจำลองมาตรฐานเราเขียน
รายการ "เครื่องปรุง" ทางคณิตศาสตร์ของอนุภาคทุกตัวที่เราคิดว่ามีในธรรมชาติ
(และสมบัติของมัน) คุณสามารถดูวีดีโอคลิป "theory of everything"เพื่อเป็นการเตือนความจำในเรื่องนี้
หลังจากนั้นเราส่งรายการนี้ผ่านเครื่องจักรทางคณิตศาสตร์ขนาดใหญ่ ซึ่งมันจะคายสมการออกมา
และสมการก็จะบอกเราว่าอนุภาคต่างๆประพฤติตัวอย่างไร
แต่ทว่า ถ้าเราพยายามรวมมวลเข้าไปในสมบัติ ของอนุภาคในรายการเครื่องปรุง เครื่องจักรก็จะพัง
เครื่องจักรก็จะพัง บางทีมวลอาจจะเป็นตัวเลือกที่ไม่ดี แต่ทว่าอนุภาคส่วนใหญ่ที่เราตรวจพบในธรรมชาติมีมวล
อนุภาคส่วนใหญ่ที่เราตรวจพบในธรรมชาติมีมวล แปลว่าเราต้องหาทางใส่เครื่องปรุงอื่นที่
จะคายมวลออกมาในสมการสุดท้าย โดยไม่ใส่มวลไปตั้งแต่แรก มันเหมือนกับตอนที่
ตอนที่เราปล่อยให้ยีสต์ น้ำตาล และน้ำ หมักรวมกันแล้วกลายเป็นแอลกอฮอลล์ ซึ่งไม่ใช่เครื่องปรุงตั้งต้นของเรา
และตอนนี้คุณก็อาจจะโหยกระหายที่จะเดาว่าคำตอบก็คือการโยนสนามฮิกส์เข้าไป
พร้อมกับเครื่องปรุงอื่นๆในแบบจำลองมาตรฐาน เพื่อที่เราจะได้ปล่อยให้คณิตศาสตร์ช่วยเราหมักมัน
และได้อนุภาคที่มีมวลในที่สุด! แต่ว่าการทำแบบนี้ กลับให้ผลลัพธ์ที่เราไม่ตั้งใจมาด้วย
ซึ่งก็คืออนุภาคฮิกส์โบซอนอันโดดเดี่ยวและโด่งดังนั่นเอง และเนื่องจากว่าแบบจำลองนี้อธิบายอย่างอื่นได้หมด
อย่างอื่นได้หมด เราเลยคิดว่ามันมี ความเป็นไปได้สูงว่า เจ้าโบซอนตัวนี้จะต้องมีอยู่จริงเช่นกัน!
โดยสรุปแล้ว ฮิกส์โบซอนคืออนุภาค ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นของสนามฮิกส์
ซึ่งเป็นส่วนที่จำเป็นของแบบจำลองมาตรฐานเพื่อที่จะ 1) อธิบายแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน
และ 2) อธิบายว่าทำไมอนุภาคชนิดอื่นถึงมีมวล อย่างไรก็ตามโบซอนตัวนี้ก็เป็นแค่
ส่วนหนึ่งของสนามฮิกส์ ซึ่งสามารถถูกตรวจสอบแยกจากส่วนอื่นๆได้ เพราะว่าส่วนอื่นๆนั้น
เกี่ยวพันกับแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และเกี่ยวกับการให้มวลของอนุภาค
เนื่องจากว่า ฮิกส์โบซอนเป็นอิสระจากส่วนที่เหลือในแบบจำลองมาตรฐาน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมมันคือส่วนสุดท้าย
ส่วนสุดท้ายของปริศนาที่รอการค้นพบ และถ้าปรากฎว่ามันคือสิ่งเดียวกันกับที่ทำนายไว้
แบบจำลองมาตรฐานก็จะสมบูรณ์แบบ
ปัญหาเดียวของแบบจำลองมาตรฐานก็คือว่า เรารู้ว่ามันไม่ใช่คำอธิบายที่สมบูรณ์แบบของเอกภพ
ของเอกภพ (ตัวอย่างเช่น แรงโน้มถ่วงไม่ถูกรวม ในแบบจำลองมาตรฐาน) ดังนั้น สำหรับนักฟิสิกส์
มันจะเป็นอะไรที่น่าสนใจและมีประโยชน์กว่า ถ้าปรากฎว่าฮิกส์โบซอนไม่ได้เป็นอย่างที่เราคาดไว้ทุกอย่าง
ไม่ได้เป็นอย่างที่เราคาดไว้ทุกอย่าง และเมื่อนั้นเราก็อาจจะได้เบาะแส ที่จะไปถึงความเข้าใจที่ลึกซึ้งมากขึ้นของเอกภพ
ดังนั้น ถึงแม้ว่าเราจะเพิ่งค้นพบมัน เราก็ยังวางใจไม่ได้
เราต้องการคำใบ้ต่อนะ คุณฮิกส์
รับชมต่อได้ในตอนที่สองและตอนที่สาม