อนุภาคฮิกส์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
การทดลองการชนระหว่างอนุภาคโปรตอนสองตัว อาจทำให้เกิดสัญญาณการมีตัวตนของอนุภาคฮิกส์

อนุภาคฮิกส์ (อังกฤษ: Higgs particle) หรือ ฮิกส์โบซอน (อังกฤษ: Higgs boson) เป็นอนุภาคมูลฐานทางฟิสิกส์ชนิดหนึ่งที่ทำนายไว้ในแบบจำลองมาตรฐานตั้งแต่ปี ค.ศ. 1964 (พ.ศ. 2507) จัดอยู่ในกลุ่มอนุภาคโบซอน นักวิทยาศาสตร์พยายามทำการทดลองเพื่อค้นหาการเกิดของอนุภาคนี้ ซึ่งเมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 เซิร์นประกาศว่าได้ค้นพบอนุภาคที่คาดว่าจะเป็นอนุภาคฮิกส์ โดยมีความแม่นยำสูงถึง 99.9999 เปอร์เซ็นต์[1] และในวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2556 เซิร์นได้ยืนยันการมีอยู่ของอนุภาคฮิกส์อย่างไม่เป็นทางการ[2][3]

อนุภาคฮิกส์จัดอยู่ในกลุ่มอนุภาคโบซอน เนื่องจากมีค่าสปินเป็นเลขจำนวนเต็ม (เหมือนกับอนุภาคอื่น ๆ ในกลุ่มโบซอน) และตามทฤษฎีต้องใช้พลังงานมหาศาลในการตรวจจับอนุภาคชนิดนี้ ซึ่งจะเกิดขึ้นจากการชนของอนุภาค

อนุภาคชนิดนี้มีบทบาทพิเศษในแบบจำลองมาตรฐาน กล่าวคือเป็นอนุภาคที่อธิบายว่าทำไมอนุภาคมูลฐานชนิดอื่น เช่น ควาร์ก อิเล็กตรอน ฯลฯ (ยกเว้นโฟตอนและกลูออน) ถึงมีมวลได้ และที่พิเศษกว่าคือ สามารถอธิบายว่าทำไมอนุภาคโฟตอนถึงไม่มีมวล ในขณะที่อนุภาค W และ Z โบซอนถึงมีมวลมหาศาล ซึ่งมวลของอนุภาคมูลฐาน รวมไปถึงความแตกต่างระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าอันเกิดจากอนุภาคโฟตอน และอันตรกิริยาอย่างอ่อนอันเกิดจากอนุภาค W และ Z โบซอนนี่เอง เป็นผลสำคัญอย่างยิ่งที่ประกอบกันเกิดเป็นสสารในหลายรูปแบบ ทั้งที่เรามองเห็นและมองไม่เห็น ทฤษฎีอิเล็กโตรวีค (electroweak) กล่าวไว้ว่า อนุภาคฮิกส์เป็นตัวผลิตมวลให้กับอนุภาคเลปตอน (อิเล็กตรอน มิวออน เทา) และควาร์ก

เนื่องจากอนุภาคฮิกส์มีมวลมากแต่สลายตัวแทบจะทันทีที่ก่อกำเนิดขึ้นมา จึงต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มีพลังงานสูงมากในการตรวจจับและบันทึกข้อมูล ซึ่งการทดลองเพื่อพิสูจน์ความมีตัวตนของอนุภาคฮิกส์นี้จัดทำโดยองค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) โดยทดลองภายในเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) และเริ่มต้นการทดลองตั้งแต่ต้นปี พ.ศ. 2553 จากการคำนวณตามแบบจำลองมาตรฐานแล้ว เครื่องเร่งอนุภาคจะต้องใช้พลังงานสูงถึง 1.4 เทระอิเล็กตรอนโวลต์ (TeV) ในการผลิตอนุภาคมูลฐานให้มากพอที่จะตรวจวัดได้[4] ดังนั้นจึงได้มีการสร้างเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) ดังกล่าวขึ้นมาเพื่อทำการทดลองพิสูจน์ความมีตัวตนของอนุภาคชนิดนี้[5]

วันที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2554 ทีม ATLAS และทีม CMS ของเซิร์น ประกาศว่าได้ค้นพบข้อมูลที่อาจแสดงถึงการค้นพบฮิกส์โบซอน[6] และในวันที่ 4 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 ทั้งสองทีมได้ออกมาประกาศว่าได้ค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ ซึ่งเรียกได้ว่าเป็น "อนุภาคที่สอดคล้องกับอนุภาคฮิกส์" มากที่สุด มีมวลประมาณ 125 GeV/c2 (ประมาณ 133 เท่าของโปรตอน หรืออยู่ในระดับ 10-25 กิโลกรัม) หลังจากนั้นได้มีการวิเคราะห์และตรวจสอบผลอย่างละเอียดเพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคดังกล่าวเป็นอนุภาคฮิกส์จริง และในวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2556[2] เซิร์นได้ยืนยันอย่างเป็นไม่เป็นทางการว่าอนุภาคที่ตรวจพบจากการทดลองครั้งนี้เป็นอนุภาคฮิกส์ตามทฤษฎีที่ทำนายไว้ ซึ่งจะเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่สุดที่สนับสนุนแบบจำลองมาตรฐาน นำไปสู่การศึกษาฟิสิกส์สาขาใหม่[7][8][9][10][11]

แนวคิดเกี่ยวกับอนุภาคฮิกส์ และสนามพลังฮิกส์เกิดขึ้นราวปี พ.ศ. 2507 (ค.ศ. 1964) โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน ได้แก่ ฟรองซัว อองเกลอร์ (François Englert) และ โรเบิร์ต เบราท์ (Robert Brout) ในเดือนสิงหาคม[12] ปีเตอร์ ฮิกส์ ในเดือนตุลาคม[13] รวมถึงงานวิจัยอิสระอีกสามชุดโดย เจอรัลด์ กูรัลนิค (Gerald Guralnik) ซี.อาร์.เฮเกน (C. R. Hagen) และ ทอม คิบเบิล (Tom Kibble) ในฤดูใบไม้ผลิปีก่อนหน้าคือ พ.ศ. 2506 (ค.ศ. 1963)

เลออน เลเดอร์แมน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลชาวอเมริกัน ตั้งชื่ออนุภาคฮิกส์ว่า "อนุภาคพระเจ้า" (God particle)[14] แต่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคนไม่เห็นด้วยและไม่ชอบชื่อนี้[15]

ดูเพิ่ม[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson โดย CERN press release. 4 กรกฎาคม 2555, สืบค้นวันที่ 4 กรกฎาคม 2555
  2. 2.0 2.1 New results indicate that new particle is a Higgs boson โดย CERN. 14 มีนาคม 2556, สืบค้นวันที่ 25 มีนาคม 2556
  3. LHC cements Higgs boson identification โดย BBC. 14 มีนาคม 2556, สืบค้นวันที่ 25 มีนาคม 2556
  4. Lee, Benjamin W.; Quigg, C.; Thacker, H. B. (1977). "Weak interactions at very high energies: The role of the Higgs-boson mass". Physical Review D 16 (5): 1519–1531. Bibcode:1977PhRvD..16.1519L. doi:10.1103/PhysRevD.16.1519. 
  5. "Huge $10 billion collider resumes hunt for 'God particle' - CNN.com". CNN. 11 November 2009. สืบค้นเมื่อ 4 May 2010. 
  6. Rincon, Paul (13 December 2011). "LHC: Higgs Boson 'may have been glimpsed". BBC. สืบค้นเมื่อ 13 December 2011. 
  7. "CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson". CERN. 4 July 2012. สืบค้นเมื่อ 4 July 2012. 
  8. "Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV". Cms.web.cern.ch. สืบค้นเมื่อ 2012-07-05. 
  9. "ATLAS Experiment". Atlas.ch. 2006-01-01. สืบค้นเมื่อ 2012-07-05. 
  10. Video (04:38) - CERN Announcement (4 July 2012) Of Higgs Boson Discovery.
  11. Overbye, Dennis (July 4, 2012). "A New Particle Could Be Physics’ Holy Grail". New York Times. สืบค้นเมื่อ July 4, 2012. 
  12. "Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons".
  13. "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons".
  14. Higgs Boson: Discovery Could Explain How Universe Began
  15. The Higgs boson: Why scientists hate that you call it the ‘God particle’

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]