เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก ทดสอบสำเร็จ!
เรามีความรู้น้อยมากเกี่ยวกับช่วงไมโครวินาทีแรกๆ หลังบิกแบง เรามีทฤษฎีต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เรายังคงตรวจสอบซ้ำไปซ้ำมาเพื่อดูว่ามันสมเหตุสมผลทางวิทยาศาสตร์จริงหรือไม่ กระบวนการวิจัยอาจดูน่าเบื่อในบางครั้ง แต่ผู้มาใหม่จากลองไอส์แลนด์ได้นำเสนอความก้าวหน้าที่น่าหวังในภารกิจของเราในการทำความเข้าใจว่าจักรวาลของเราเกิดขึ้นได้อย่างไร
ในรายงานล่าสุดสำหรับ Journal of High Energy Physics นักวิจัยจาก sPHENIX Collaboration ประกาศว่าพวกเขาได้ผ่านการทดสอบ “standard candle” อย่างสวยงาม โดยสามารถจับและวัดระดับพลังงานของการชนกันของไอออนทองคำที่เคลื่อนที่ใกล้ความเร็วแสงได้อย่างถูกต้อง
The sPHENIX detector เป็นเครื่องมือขนาด 1,000 ตัน สูงสองชั้น พร้อมกล้องที่มีประสิทธิภาพซึ่งจับและวัดการชนของอนุภาค 15,000 ครั้งต่อวินาที เป็นการอัปเกรดที่รอคอยมานานสำหรับ PHENIX ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับที่ปลดประจำการแล้วที่ Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) ของ Brookhaven National Laboratory
Gunther Roland นักฟิสิกส์จาก MIT และ sPHENIX Collaboration กล่าวกับ MIT News ว่า “สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเครื่องตรวจจับทำงานได้ตามที่ควรจะเป็น” “เหมือนกับว่าคุณส่งกล้องโทรทรรศน์ใหม่ขึ้นไปในอวกาศหลังจากที่คุณใช้เวลาสร้างมันมา 10 ปี และมันก็ถ่ายภาพแรกได้ ไม่จำเป็นต้องเป็นภาพของสิ่งใหม่ทั้งหมด แต่เป็นการพิสูจน์ว่าตอนนี้มันพร้อมที่จะเริ่มทำวิทยาศาสตร์ใหม่แล้ว”
ควาร์กและกลูออนเป็นอนุภาคมูลฐานที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตอนและนิวตรอน โดยปกติแล้ว อนุภาคทั้งสองนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกออกจากกัน เว้นแต่จะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก เช่น ในช่วงไมโครวินาทีแรกๆ หลังบิกแบง
ภายใต้สภาวะดังกล่าว ควาร์กและกลูออนจะดำรงอยู่แยกกันในพลาสมาที่มีความหนาแน่นและเป็นซุป ซึ่งรู้จักกันในชื่อ quark-gluon plasma (QGP) RHIC พยายามจำลองสภาวะเหล่านี้โดยการเหวี่ยงอนุภาคไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่ออนุภาคเหล่านี้ชนกัน พวกมันจะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลที่คงอยู่เพียงช่วงเวลาสั้นๆ – เป็นเสี้ยววินาที – ในรูปของ QGP
“คุณไม่เคยเห็น QGP เอง – คุณเพียงแค่เห็นเถ้าถ่านของมัน พูดได้ว่า ในรูปแบบของอนุภาคที่มาจากการสลายตัวของมัน” Roland กล่าว “ด้วย sPHENIX เราต้องการวัดอนุภาคเหล่านี้เพื่อสร้างคุณสมบัติของ QGP ซึ่งหายไปในทันที”
การผ่านการทดสอบเป็นลางดีสำหรับอนาคตของเครื่องตรวจจับ อย่างไรก็ตาม ทีมงานต้องการดำเนินการตรวจสอบคุณภาพเพิ่มเติมอีกสองสามครั้ง เครื่องตรวจจับ sPHENIX เปรียบเสมือน “กล้อง 3 มิติขนาดยักษ์” ที่ติดตามจำนวน พลังงาน และเส้นทางของอนุภาคที่เกิดจากการชนกันครั้งเดียว นักวิจัยกล่าว
Cameron Dean นักศึกษาปริญญาเอกที่ MIT และสมาชิกของ sPHENIX Collaboration กล่าวกับ MIT News ด้วยว่า “sPHENIX ใช้ประโยชน์จากการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องตรวจจับตั้งแต่ RHIC เปิดใช้งานเมื่อ 25 ปีที่แล้ว เพื่อเก็บข้อมูลด้วยอัตราที่เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” “สิ่งนี้ทำให้เราสามารถตรวจสอบกระบวนการที่หายากอย่างไม่น่าเชื่อเป็นครั้งแรก”
น่าแปลกที่คุณสมบัติที่ทำให้ sPHENIX น่าประทับใจก็เป็นเหตุผลที่ต้องมีการบำรุงรักษาจำนวนมากเช่นกัน แต่นักวิจัยหวังว่าพวกเขาจะมาถูกทางแล้ว ขณะนี้ sPHENIX กำลังยุ่งอยู่กับการรวบรวมข้อมูลสำหรับการดำเนินการครั้งที่ 25 และครั้งสุดท้ายของ RHIC หลังจากนั้น Electric-Ion Collider ซึ่งเป็นผู้สืบทอดของ collider จะเข้ามารับช่วงต่อ
Dean กล่าวว่า “ความสนุกสำหรับ sPHENIX เพิ่งเริ่มต้นขึ้น” ในการทำความเข้าใจจักรวาลของเราให้มากขึ้น การทดสอบ เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่
เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก ทดสอบสำเร็จ!
ความสำคัญของการทดสอบ เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก
การทดสอบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาความรู้ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับช่วงเวลาแรกเริ่มของจักรวาล โดย เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก จะช่วยไขปริศนาต่างๆ ที่ยังคงค้างคาใจนักวิทยาศาสตร์
การพัฒนาเครื่องมือตรวจจับอนุภาครุ่นใหม่นี้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าเพื่อผลักดันขอบเขตความรู้ของเราเกี่ยวกับจักรวาล การทดสอบที่ประสบความสำเร็จนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก มีในการเปลี่ยนแปลงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาค
อนาคตของการวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาคดูสดใสขึ้นด้วย เครื่อง ‘บิกแบง’ นิวยอร์ก ที่พร้อมจะสำรวจปรากฏการณ์ที่หายากและลึกลับ