เครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
รูปเครื่องเร่งอนุภาค LHC
แผนผังแสดงส่วนต่างๆ ของ LHC
แผนที่แสดงขอบเขตของ LHC
superconducting quadrupole electromagnetas หรือท่อตัวนำยิ่งยวดแม่เหล็กไฟฟ้าสี่ขั้ว สำหรับใช้นำอนุภาคไปสู่จุดที่กำหนดสำหรับการชน

เครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ (อังกฤษ: Large Hadron Collider; LHC) คือเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก มีเป้าหมายที่จะสร้างอนุภาคโปรตอน 7 TeV ขึ้น เพื่อพิสูจน์ข้อเท็จจริงและข้อจำกัดของทฤษฎีทางฟิสิกส์อนุภาคที่มีอยู่ในปัจจุบันอันอยู่ภายใต้กฎของแรงทั้งสี่ องค์กรวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (European Organization for Nuclear Research) หรือ เซิร์น (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) เป็นผู้สร้างเครื่องนี้ขึ้นที่บริเวณเขตแดนประเทศฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ ใกล้กับกรุงเจนีวา เป็นท่อใต้ดินลักษณะเป็นวงแหวนขนาดความยาวเส้นรอบวง 27 กิโลเมตร

เครื่อง LHC นี้ถือว่าเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและใช้พลังงานสูงที่สุดของโลก[1] สร้างขึ้นจากเงินทุนและการสนับสนุนรวมทั้งความร่วมมือจากนักฟิสิกส์มากกว่า 8,000 คน จาก 85 ประเทศ ในมหาวิทยาลัยและห้องทดลองทั่วโลกนับร้อยแห่ง

ในระหว่างการก่อสร้าง เซิร์นเปิดโอกาสให้อาสาสมัครจากทั่วโลก ได้เข้าร่วมบริจาคการทำงานของคอมพิวเตอร์ เพื่อจำลองพฤติกรรมที่เกิดขึ้นภายในเครื่อง LHC เพื่อช่วยในการออกแบบ และปรับแต่งระบบ ด้วยโครงการที่มีชื่อว่า LHC@home [2] ตั้งแต่วันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2547 โครงการนี้ดำเนินการบนระบบ Berkeley Open Infrastructure for Network Computing ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์

เครื่องเร่งนี้สามารถทำความเย็นลงได้ต่ำที่สุดที่ประมาณ 1.9 K (หรือ −271.25 °C) เป็นอุณหภูมิที่ทำลงไปใกล้อุณหภูมิสัมบูรณ์มากที่สุด ได้มีการทดสอบยิงอนุภาคเริ่มต้นสำเร็จแล้วในช่วงวันที่ 8-11 สิงหาคม พ.ศ. 2551[3][4] และมีกำหนดจะยิงอนุภาคให้เคลื่อนที่ไปครบวงรอบของท่อตัวนำในวันที่ 10 กันยายน พ.ศ. 2551 โดยใช้พลังงานเริ่มต้นที่ 0.45 TeV เมื่อเส้นทางของอนุภาคเข้าสู่ภาวะเสถียร เครื่องจะปรับเส้นทางให้เกิดการชนกันของอนุภาค หลังจากนั้นจะค่อยๆ เพิ่มระดับของพลังงานขึ้นไปจนถึง 5 TeV และสังเกตการณ์ผลที่เกิดขึ้น[5]

ในทางทฤษฎีแล้ว เชื่อว่าเมื่อเดินเครื่องเครื่องเร่งอนุภาค จะสามารถสร้างอนุภาคฮิกส์ (หรือ อนุภาคพระเจ้า) ขึ้น อันเป็นอนุภาคหนึ่งในสองชนิดในแบบจำลองมาตรฐานที่ยังไม่ถูกค้นพบ ซึ่งจะเป็นการตอบคำถามอันหาคำตอบไม่ได้ภายใต้กฎทางฟิสิกส์ปัจจุบัน และทำให้สามารถอธิบายคุณสมบัติพื้นฐานของอนุภาคที่ประกอบกันขึ้นเป็นมวล

ผู้คนจำนวนหนึ่งเป็นกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยในการทดลองครั้งนี้ ว่าอาจจะทำให้เกิดหลุมดำ บางส่วนถึงกับฟ้องร้องต่อศาลให้ระงับการทดลอง[6] แต่ชุมชนนักวิทยาศาสตร์ต่างเห็นพ้องกันว่าการทดลองเครื่องเร่งอนุภาคครั้งนี้ไม่ก่อให้เกิดอันตรายแต่อย่างใด[7]

เครื่องตรวจวัด[แก้]

LHC ประกอบด้วยเครื่องตรวจวัดจำนวน 6 ชุด เป็นเครื่องตรวจวัดอเนกประสงค์ 2 ชุด คือ ATLAS และ CMS เครื่องตรวจวัดสถานะพลาสมาควาร์ก-กลูออน ALICE และเครื่องตรวจวัดเฉพาะงานขนาดเล็กอีก 3 ชุด คือ LHCb, TOTEM และ LHCf [8][9]

  • ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) เป็นเครื่องตรวจวัดอเนกประสงค์ ทำหน้าที่ตรวจหาอนุภาคฮิกก์ส มิติพิเศษ (extra dimension) และอนุภาคที่อาจก่อตัวขึ้นเป็นสสารมืด (dark matter) เป็นเครื่องมือชิ้นใหญ่ที่สุดของ LHC
  • CMS (Compact Muon Solenoid) เป็นเครื่องตรวจวัดอเนกประสงค์เช่นเดียวกับ ATLAS แต่มีหลักการทำงานต่างกัน
  • ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ทำหน้าที่ศึกษาสถานะพลาสมาควาร์ก-กลูออนเมื่อขยายตัวและเย็นลง และศึกษาการสลายตัวของสถานะพิเศษนี้ กลายเป็นอนุภาคซึ่งประกอบขึ้นเป็นสสารในเอกภพ
  • LHCb ศึกษาบิวตี ควาร์ก (beauty quark) เพื่อสังเกตความแตกต่างระหว่างสสารและปฏิสสาร
  • TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation)
  • LHCf

อ้างอิง[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]