ฟิสิกส์พลังงานสูง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

บทความนี้ได้รับแจ้งว่าควรปรับปรุงเรื่องการใช้ภาษา หรือมีรูปแบบการเขียนที่บกพร่อง เนื้อหาอาจแปลมาจากภาษาอื่นโดยไม่สมบูรณ์ หรือเขียนในลักษณะภาษาพูดซึ่งไม่เป็นวิชาการ คุณสามารถช่วยปรับปรุงไวยากรณ์ให้เหมาะสม สะกดให้ถูกต้อง แก้ไขให้เป็นสารานุกรม รายละเอียดเพิ่มเติม คู่มือในการเขียน - การทับศัพท์จากภาษาอื่น - ป้ายนี้มีไว้เพื่ออะไร

ฟิสิกส์พลังงานสูง (high energy physics) หรือ ฟิสิกส์(เชิง)อนุภาค (particle physics) คือฟิสิกส์ที่อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติในระดับพลังงานที่สูงที่เราไม่พบเห็นในชีวิตประจำวัน โดยศึกษาอนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic particles) และอันตรกิริยา (interactions) ที่เหล่าอนุภาคกระทำกัน การทดลองทางฟิสิกส์พลังงานสูงกระทำกันโดยใช้เครื่องเร่งอนุภาค (particle accelerator) ซึ่งอาจจะมีพลังงานในระดับเมกกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) จนถึงเทราอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV)

ประเทศไทยมีเครื่องเร่งอนุภาคที่ ภาคฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (โปรดดูที่ [1]) และที่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูงที่สุดในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โปรดดูที่ [2]

[แก้] Subatomic Particles

การวิจัยฟิสิกส์เชิงอนุภาคยุคใหม่ให้ความสนใจไปที่อนุภาคย่อย(subatomic particle)ซึ่งเป็นโครงสร้างเล็กกว่าอะตอม ซึ่งได้รวมถึงพื้นฐานอะตอมอย่าง อิเล็กตรอน,โปรตอนและนิวตรอน(โปรตอนและนิวตรอนเป็นอนุภาคที่เกิดขึ้นจริงจากการประกอบกันของคว๊าก) อนุภาคถูกสร้างขึ้นโดยวิธีการใช้รังสีและการกระจาย(Radiative and scattering processes) เช่น โฟตอน นิวทริโน และมิวออน โดยอยู่ในขอบเจตของexotic particle ถ้าพูดกันอย่างเคร่งครัดแล้ว คำว่า Particle เป็นคำที่ไม่เหมาะสม เพราะแนวความคิดของอนุภาคอยู่ภายใต้ขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัม สิ่งที่แสดงให้เห็นดังเช่น ความเป็นทวิภาคของอนุภาค(Wave-Particle Duality)การแสดงความเป็นอนุภาคภายใต้เงื่อนไขที่แน่นอนของการทดลองและความเป็นคลื่นในกรณีอื่นๆ [เราสามารถอธิบายได้ด้วยState Vectors ในHilbert Space ดูใน Quantum Field Theory) ตามข้อตกลงของนักฟิสิกส์ Elementary Particlesหมายถึง วัตถุประเภท อิเล็กตรอนและโปรตอน ด้วยความเข้าใจที่ว่า อนุภาค(Particle)สามารถแสดงตัวได้ทั้งในลักษณะคลื่นได้ ทุกอนุภาคและการทำปฏิกิริยากันของพวกนั้นได้ถูกสังเกตอย่างชัดเจนโดยทฤษฎี ที่เรียกว่า แบบจำลองมาตรฐาน(Standard Model) แบบจำลองมาตรฐานมี40สายพันธุ์ตามอนุภาคพื้นฐาน(มี24fermions12vertor bosonsและ4scalar bosons)ซึ่งสามารถรวมกันอยู่ในรูปอนุภาคแบบผสมซึ่งตั้งแต่ปี1960เราทำรายชื่อนับจำนวได้ราวๆร้อยสายพันธุ์ แบบจำลองมาตรฐานได้ถูกพิสูจน์แล้วว่าได้ผลตรงกับการทดลอง อย่างไรก็ดี นักฟิสิกส์อนุภาคเชื่อว่า มันยังอธิบายธรรมชาติได้ไม่สมบูรณ์ และยังมีทฤษฎีพื้นฐานอื่นๆอีกที่รอการค้นพบ เมื่อไม่นานมานี้พบว่าการวัดมวลของNeutrinoนั้นมีค่าที่เบี่ยงเบนไปจากแบบจำลองมาตรฐาน ฟิสิกส์เชิงอนุภาคได้มีผลกระทบมากต่อปรัชญาวิทยาศาสตร์ นักฟิสิกส์อนุภาคบางคนยึดมั่นในความลดลง(เป็นพวกReductionlism หมายถึง การเข้าใจธรรมชาติของสิ่งที่ซับซ้อนด้วยการลดการทำปฏิกิริยาต่อส่วนต่างๆของมัน) จุดที่มองได้ถูกการวิพากษ์วิจารณ์และการปกป้องจากนักปรัชญาและนักวิทยาศาสตร์

[แก้] ประวัติ

แนวคิดที่ว่า สสารทุกๆชนิดกระกอบด้วยอนุภาคพื้นฐาน มีมาตั้งแต่ ก่อนคริสตกาล นักปรัชญาที่มีแนวคิดเรื่องทฤษฎีอะตอมและธรรมชาติของอนุภาคพื้นฐานได้มีการศึกษามาตั้งแต่นักปรัชญากรีกโบราณ เช่น Leucippus, Democritus และ Epicurus นักปรัชญาอินเดียโบราณ เช่น Kanada, Dignāga และ Dharmakirti ยุคกลาง นักฟิสิกส์ชาวอารบิก เช่น Alhazen, Avicenna และ Algazel นักฟิสิกส์ชาวยุโรปในยุคใหม่ เช่น Pierre Gassendi, Robert Boyle และ Isaac Newton ทฤษฎีอนุภาคของแสงได้เคยถูกเสนอขึ้นโดยAlhazen, Avicenna, Gassendi และ Newton ในคริสตศวรรษที่19 John Dalton ช่วงที่เขากำลังทำงานเกี่ยวกับstoichiometry (การศึกษาเกี่ยวกับปริมาณความสัมพันธ์ระหว่างผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นในวิชาเคมี) ได้ตัดสินใจว่า ธาตุต่างๆนั้นที่มีอยู่ในธรรมชาติประกอบขึ้นมาจากอนุภาคอย่างเดียว Daltonและคนสมัยนั้นเชื่อว่าสิ่งนั้นเป็นอนุภาคพื้นฐานของธรรมชาติจึงตั้งชื่อว่าอะตอม มาจากคำว่า Atomos แปลว่า แบ่งแยกอีกไม่ได้ อย่างไรก็ดีช่วงปลายศตวรรษนั้น นักฟิสิกส์พบว่า อะตอมไม่ได้แบ่งแยกอีกไม่ได้ อะตอมเป็นการรวมกันเป็นกลุ่มเป็นก้อนของอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า ช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่20การสำรวจของนิวเคลียร์ฟิสกส์และควอนตัมฟิสิกส์ได้ถึงจุดสูงสุด ด้วยการพิสูจน์ของนิวเคลียร์ฟิชชั่นในปี1939โดยLise Meitner(อยู่บนการทดลองของOtto Hahn)และ นิวเคลียร์ฟิวชั่นโดย Hans Betheในปีเดียวกัน การค้นพบดังกล่าวสร้างความตื่นตัวทางอุตสาหกรรมของการสร้างอะตอมหนึ่งไปเป็นอีกอะตอมหนึ่ง ยิ่งไปกว่านั้นเป็นการช่วยทำให้การแปลงตะกั่วกลายเป็นทองเกิดขึ้นได้จริง ยังนำไปสู่การสร้างอาวุธนิวเคลียร์ โดยตลอดปี1950 ถึงปี1960ได้พบความงุนงงจากการค้นพบอนุภาคที่พบในการทดลองการกระเจิง(Scattering Experiments) สิ่งนี้ได้อ้างถึงparticle zoo และได้ถูกคัดค้าน ภายหลังจาก สูตรของแบบจำลองมาตรฐานในช่วงปี1970 ที่ซึ่งอนุภาคขนาดใหญ่ถูกอธิบายว่าเป็นการประกอบกันของอนุภาคพื้นฐานที่มีขนาดเล็ก

[แก้] ดูเพิ่ม

• ฟิสิกส์เชิงออนุภาค (unparticle physics)

ด • พ • ก สาขาที่สำคัญของ ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ • ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ • ฟิสิกส์ของสารควบแน่น • พลศาสตร์ (พลศาสตร์ของไหล • อุณหพลศาสตร์)  • ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า (Optics) • ฟิสิกส์พลังงานสูง • กลศาสตร์ (กลศาสตร์ดั้งเดิม • กลศาสตร์ควอนตัม • กลศาสตร์สถิติ) • ทฤษฎีสัมพัทธภาพ (พิเศษ • ทั่วไป) • ทฤษฎีสนามควอนตัม • Statics (Fluid statics)