Blockdit Logo (Mobile)
Science Complex
•
26 พ.ย. 2019 เวลา 11:36 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
หรือนี่อาจเป็นแรงในธรรมชาติชนิดที่ 5
นักฟิสิกส์ได้จำแนกแรงในธรรมชาติไว้ 4 ชนิดด้วยกัน ได้แก่ แรงโน้มถ่วง, แรงแม่หล็กไฟฟ้า, แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม แต่แรงที่เชื่อว่าเป็นแรงที่ 5 ถูกตรวจพบขณะทำการศึกษาอะตอมของฮีเลียม
นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ประเด็นแรงที่ 5 ในธรรมชาติถูกพูดถึง เมื่อ 2-3 ปีก่อน มีการตรวจพบการ decay ที่ผิดปกติของไอโซโทปธาตุ beryllium ทำให้เชื่อว่าเป็นผลจากแรงธรรมชาติตัวที่ 5 และอนุภาคที่เชื่อว่าเป็นสื่อกลางของแรงที่ 5 โดยมีชื่อว่า “X17”
ถ้าการค้นพบนี้ผ่านการยืนยันแล้ว อาจช่วยให้เราเข้าใจความเป็นไปของเอกภพ โดยเฉพาะปัญหาที่ถกเถียงกันมากที่สุด ก็คือ การมีอยู่ของสสารมืด (Dark matter problem)
Attila Krasznahorkay และลูกศิษย์จากสถาบันวิจัยนิวเคลียร์ในประเทศ Hungary มีข้อสงสัยหลังจากได้ทดลองและวิเคราะห์การปลดปล่อยรังสีและอนุภาคจากไอโซโทปของธาตุ beryllium โดยพบว่าถ้ารังสีมีพลังงานมากพอจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นอนุภาคอิเล็กตรอนและโพซิตรอนวิ่งแยกออกจากกันทำมุมกันค่าหนึ่ง
หากอ้างกฎอนุรักษ์พลังงาน พลังงานระหว่างอนุภาคอิเล็กตรอนและโพซิตรอนมีค่าเพิ่มขึ้น มุมระหว่างลำอนุภาคทั้งสองจะแคบลง แต่เรื่องน่าแปลกก็คือ มีตัวอย่างข้อมูลที่วัดได้ให้ผลที่แตกต่างออกไป เช่น ในบางครั้งมุมระหว่างลำอนุภาคอิเล็กตรอนและโพซิตรอนมีค่ามากถึง 140 องศา
แต่การทดลองดังกล่าวนักวิจัยอ้างว่ามีความน่าเชื่อถือสูงในการวัดและประเมินผล ทำให้การทดลองดังกล่าวเป็นที่ดึงดูดจากเหล่านักวิจัยทั่วโลก โดยบางท่านเชื่อว่าทางเดียวที่จะอธิบายความแปลกของเรื่องนี้ก็คือ
“อาจค้นพบอนุภาคชนิดใหม่”
ไม่เพียงจะเชื่อว่าอาจค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ แต่อนุภาคดังกล่าวอาจเป็นหนึ่งในอนุภาค boson ชนิดใหม่อีกด้วย
ปัจจุบันอนุภาค boson เป็นอนุภาคพาหะหรือเป็นสื่อของแรงพื้นฐานในธรรมชาติ (force carriers หรือ messenger particles หรือ intermediate particles) ซึ่งประกอบไปด้วย แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ยกเว้นแรงโน้มถ่วงยังไม่มีรายงานการค้นพบ Graviton ซึ่งเชื่อว่าเป็นอนุภาคที่มีความเกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง)
ทั้งนี้อนุภาค boson ที่เชื่อว่าเป็นชนิดใหม่ อาจไม่ได้เป็นพาหะนำแรงพื้นฐานก็เป็นได้ แต่ถ้าหากว่าอนุภาคดังกล่าวมีอยู่จริง เมื่อประเมินจากมุมระหว่างลำอนุภาคอิเล็กตรอนและโพซิตรอนก็ทำให้ประมาณได้ว่ามันควรจะมีมวลประมาณ 33 เท่าของอิเล็กตรอน มีอายุสั้นเพียง 10 - 14 วินาทีเท่านั้น
ถึงแม้ข้อมูลต่าง ๆ จะพุ่งเป้าไปที่ว่าอาจค้นพบอนุภาค boson ชนิดใหม่ที่เป็นสื่อของแรงโน้มถ่วง แต่นักฟิสิกส์ก็ไม่ได้คอนเฟิร์มหรือย่ามใจว่ามันต้องใช่ เพราะการค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ในทางฟิสิกส์ถือเป็นเรื่องใหญ่ และต้องผ่านการตรวจสอบอย่างเข้มงวด อีกทั้งการทดลองซ้ำจำนวนมาก
#เปลี่ยนการทดลองมาสนใจอะตอมของฮีเลียมบ้าง
ทีมวิจัยของ Krasznahorkay ยังคงต่อยอดการตรวจสอบความผิดปกติของการ Decay ธาตุ beryllium ภายหลังได้ทำการวิจัยใหม่โดยเปลี่ยนเป็นการศึกษาสภาวะที่นิวเคลียสของ helium ถูกกระตุ้น
คล้ายกับการทดลองก่อนหน้าที่นักวิจัยดูการทำมุมแยกลำอนุภาคออกจากกันระหว่างอิเล็กตรอนกับโพซิตรอน และค้นหาค่ามุมที่มีความผิดปกติหรือแตกต่างออกไป จากการตรวจสอบนิวเคลียสของ helium ที่ถูกกระตุ้น พบว่าค่ามุมระหว่างอิเล็กตรอนกับโพซิตรอนมีค่าอยู่ที่ 115 องศา
2
และเมื่อคำนวณย้อนกลับทำให้ทราบว่าจะต้องมีอนุภาคปริศนาที่มีมวล 33 เท่าของอิเล็กตรอน สมการถึงจะสมดุล เมื่อสังเกตตัวเลขดี ๆ จะพบว่ามีค่าเหมือนกับการทดลองกับกับธาตุ beryllium อย่างน่าเหลือเชื่อ
เนื่องจากอนุภาค boson ปริศนามีมวล 33 เท่าของอิเล็กตรอน (ถ้ามีจริงอ่ะนะ) สามารถคิดเป็นในเทอมพลังงานจะมีค่าเท่ากับ 17 อิเล็กตรอนโวลต์ จึงเป็นที่มาของชื่ออนุภาค X17 นั่นเอง
ทั้งนี้สามารถอ่านวารสารการทดลองของปี 2016 ได้ที่ Physical Review Letters : https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.042501
ส่วนผลงานการทดลองเกี่ยวกับ X17 ล่าสุดติดตามผ่านเว็บไซต์ arXiv : https://arxiv.org/abs/1910.10459
ก็มาดูกันต่อไปว่าจะมีการตรวจพบอนุภาคสื่อแรงตัวใหม่ในอนาคตหรือไม่ ถ้าอนุภาค X17 เป็นอนุภาคใหม่จริง เราอาจจะต้องจัดตาราง Standard Model ใหม่ก็เป็นได้
เรียบเรียงโดย Einstein@min | ©thaiphysicsteacher.com
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
โฆษณา