ทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลที่มีมวลและปริมาตร ตั้งแต่ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ไปจนถึงทุกอย่างที่อยู่รอบตัวเรา ข้าวของเครื่องใช้ ดิน น้ำ อากาศ ล้วนประกอบขึ้นจาก สสาร (Matter) ทั้งสิ้น

ดังนั้นในการศึกษาการกำเนิดของจักรวาล การศึกษาสสารจึงเป็นเรื่องสำคัญ แต่อีกสิ่งสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์พยายามทำความเข้าใจและไขความลับมาตลอดเพื่อหาคำตอบการกำเนิดจักรวาล คือเรื่องของ “ปฏิสสาร” (Antimatter) หรือสิ่งตรงข้ามของสสาร

อีก 250 ล้านปีจะเกิด “มหาทวีปใหม่” กวาดล้างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด

วิจัยใหม่ยืนยัน “กระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีม” กำลังอ่อนลงจริง

เจมส์ เว็บบ์ ตรวจพบ “คาร์บอน” บนดวงจันทร์ “ยูโรปา” ของดาวพฤหัสบดี

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า เมื่อจักรวาลกำเนิดขึ้นจากบิ๊กแบง สสารและปฏิสสารถูกสร้างขึ้นในปริมาณที่เท่ากัน แต่เมื่อเวลาผ่านไป ปฏิสสารกลับหายากขึ้นเรื่อย ๆ กลายเป็นว่ามีแต่สสารอยู่ทุกหนแห่งในจักรวาล

ในการทำความเข้าใจว่าปฏิสสารคืออะไรนั้น ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือ ธาตุไฮโดรเจน ซึ่งมีอะตอมที่เรียบง่ายที่สุด

ภายในอะตอมของไฮโดรเจนที่เป็นสสารนั้น จะมีโปรตอน (Proton) หรืออนุภาคประจุบวก อยู่ตรงกลาง และมีอนุภาคประจุลบ อิเล็กตรอน (Electron) โคจรรอบ แต่ในปฏิสสาร ขั้วของอนุภาคภายในจะสลับขั้วกัน

ในปฏิไฮโดรเจน (ปฏิสสารของไฮโดรเจน) จะมีโปรตอนที่มีประจุลบ (Antiproton) อยู่ตรงกลางแทน และมีอิเล็กตรอนเวอร์ชันประจุบวก (Positron) โคจรอยู่แทน

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังเคยตั้งสมมติฐานไว้ว่า นอกจากคุณสมบัติโครงสร้างภายในอะตอมที่ต่างกันแล้ว ปฏิสสารอาจจะตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงแตกต่างจากสสาร คือ ในขณะที่สสารทุกอย่างจะร่วงลงสู่ศูนย์กลางหรือต้นกำเนิดแรงโน้มถ่วง แต่ปฏิสสารจะลอยตัวออกจากแรงโน้มถ่วง

อย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์ใหญ่ โดยเฉพาะ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ที่ระบุไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปตั้งแต่กว่าร้อยปีที่แล้วว่า ปฏิสสารควรจะประพฤติเหมือนสสารเมื่อเจอแรงโน้มถ่วง คือร่วงลงไปด้านล่าง

และการศึกษาล่าสุดโดย องค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป หรือเซิร์น (CERN) ได้ยืนยันทฤษฎีของไอนสไตน์ โดยพบว่า สสารและปฏิสสารตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงในลักษณะเดียวกัน

ดร.แดเนียล ฮอดจ์กินสัน สมาชิกทีมวิจัยจากเซิร์น เล่าว่า ตามทฤษฎี ในช่วงที่เกิดบิ๊กแบง สสารและปฏิสสารควรจะรวมกันและหักล้างกัน เหลือไว้เพียงแสงสว่าง แต่เหตุใดจึงไม่เป็นเช่นนั้น และสสารเอาชนะปฏิสสารได้อย่างไร ถือเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ของการศึกษาฟิสิกส์ และการศึกษาความแตกต่างระหว่างทั้งสองอาจเป็นกุญแจสำคัญในการไขความลับนี้

นั่นจึงเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาคุณสมบัติในการตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงของปฏิสสาร ว่าเหมือนหรือแตกต่างจากสสาร “เราไม่เข้าใจว่าจักรวาลของเราเต็มไปด้วยสสารได้อย่างไร และนี่คือสิ่งที่กระตุ้นให้เกิดการทดลองของเรา”

ทั้งนี้ ปฏิสสารส่วนใหญ่มีอยู่เพียงชั่วครู่ในจักรวาลยุคแรกเริ่ม เพียงหลักเสี้ยววินาทีเท่านั้น ดังนั้นเพื่อทำการทดลอง ทีมวิจัยเซิร์นจึงจำเป็นต้องสร้างปฏิสสารขึ้นมาเอง และทำให้มันเสถียรและอยู่ได้ยาวนาน

ศาสตราจารย์เจฟฟรีย์ แฮงสต์ ใช้เวลา 30 ปีในการพัฒนาเครื่องมือเพื่อสร้างปฏิสสารจำนวนมากจากอนุภาคย่อยของอะตอมไฮโดรเจน ดักจับพวกมัน แล้วปล่อยพวกมันตามแรงโน้มถ่วงเพื่อสังเกตการณ์

“ปฏิสสารเป็นเพียงสิ่งที่เจ๋งที่สุดและลึกลับที่สุดเท่าที่คุณจะจินตนาการได้ … เท่าที่เราเข้าใจ คุณสามารถสร้างจักรวาลได้เหมือนกับจักรวาลของเรา เพียงแต่สร้างขึ้นจากปฏิสสารเพียงอย่างเดียว” ศาสตราจารย์แฮงสต์บอก

ในการทดลอง ทีมวิจัยได้สร้างปฏิไฮโดรเจนขึ้นมา โดยสร้างโปรตอนขั้วลบขึ้นด้วยการใช้เครื่องเร่งปฏิกิริยาของเซิร์น ทำให้อนุภาคชนเข้าด้วยกันด้วยความเร็วสูง จากนั้นส่งต่อไปตามท่อด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ซึ่งเป็นระดับความเร็วที่ไม่สามารถควบคุมได้

จากนั้นชะลอความเร็ว โดยส่งพวกมันไปวิ่งในวงแหวน เพื่อให้อนุภาคสูญเสียพลังงานจนเคลื่อนไหวด้วยความเร็วที่สามารถควบคุมได้ประมาณหนึ่ง

จากนั้นโปรตอนขั้วลบและอิเล็กตรอนขั้วบวกจะถูกส่งไปยังแม่เหล็กขนาดยักษ์ เพื่อให้พวกมันผสมกันกลายเป็นปฏิไฮโดรเจนจำนวนมาก

แม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเพื่อดักจับปฏิไฮโดรเจน ไม่ให้ร่วงลงไปสัมผัสกับภาชนะ เพราะมันจะถูกทำลายทันที เนื่องจากปฏิสสารจะสลายไปเมื่อสัมผัสกับสสาร

และเมื่อปล่อยอะตอมของปฏิไฮโดรเจนให้เคลื่อนไปในแรงโน้มถ่วง เซ็นเซอร์ก็จะตรวจจับว่า มันลอยขึ้นหรือร่วงลงมา ซึ่งผลที่ออกมาก็คือ “ปฏิสสารร่วงลงตามแรงโน้มถ่วงเหมือนสสาร”

แต่เพียงเพราะปฏิสสารร่วงลงไม่ได้หมายความว่า มันจะตกลงมาในอัตราเดียวกับสสารทุกประการ สำหรับขั้นตอนต่อไปในการวิจัย ทีมวิจัยกำลังอัปเกรดการทดลองเพื่อให้มีความไวมากขึ้น เพื่อดูว่า อัตราที่ปฏิสสารตกลงมามีความแตกต่างจากสสารหรือไม่ พูดง่าย ๆ ก็เหมือนกับการทดลองของกาลิเลโอในอดีต ที่ปล่อยวัตถุ 2 ชิ้นลงมาจากหอเอนปิซา ว่าวัตถุที่มวลต่างกัน จะตกถึงพื้นพร้อมกันหรือไม่

ในการประเมินความเร่งโน้มถ่วงเบื้องต้น พบว่าอยู่ภายในกรอบ 25% ของแรงโน้มถ่วงปกติ ซึ่งหมายความว่า มันอาจจะเหมือนกับแรงโน้มถ่วงที่สสารธรรมดาประสบ หรืออย่างน้อยก็คล้ายกัน

“เราใช้เวลาถึง 30 ปีในการเรียนรู้วิธีสร้างปฏิอะตอม ยึดเกาะมัน และควบคุมมันได้ดีพอที่จะปล่อยมันทิ้งในลักษณะที่มันจะไวต่อแรงโน้มถ่วง ขั้นตอนต่อไปคือการวัดความเร่งให้แม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้” แฮงสต์กล่าว

หากสำเร็จ ก็อาจสามารถตอบคำถามที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งได้ว่า จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร

เรียบเรียงจาก BBC / The Guardian

ภาพจาก AFP PHOTO /CERN

เปิดประวัติ "พล.ต.อ.ต่อศักดิ์ สุขวิมล" ผบ.ตร.คนที่ 14

โปรแกรมการแข่งขัน เอเชียนเกมส์ 2022 ของนักกีฬาไทย วันที่ 28 ก.ย. 66 คำพูดจาก เว็บสล็อตใหม่ล่าสุด 2024

เปิดปฏิทินวันหยุดตุลาคม 2566 เช็กวันหยุดราชการ-วันสำคัญ