รางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 2013

10 ตุลาคม 2556

 

 

ศาสตราจารย์ Francois Englert (ซ้าย) และ ศาสตราจารย์ Peter W. Higgs (ขวา)
(ขอบคุณภาพจาก http://www.slate.com/articles/health_and_science/science/2013/10/higgs_nobel_prize_importance_who_should_have_gotten_the_award.html)

 

         Royal Swedish Academy of Sciences ได้ประกาศที่กรุงสตอกโฮล์ม ประเทศสวีเดน เมื่อวันที่ 8 ตุลาคมที่ผ่านมาว่า รางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 2013 ได้ตัดสินมอบให้แก่นักฟิสิกส์ทฤษฎี 2 ท่านคือ ศาสตราจารย์ Francois Englert กับ ศาสตราจารย์ Peter W. Higgs ด้วยเหตุผล “สำหรับการค้นพบเชิงทฤษฎีถึงกลไกที่ทำให้เราเข้าใจจุดกำเนิดของมวลของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งได้รับการยืนยันแล้วเมื่อไม่นานมานี้จากผลการทดลองของระบบหัววัด ATLAS กับ ระบบหัววัด CMS ที่เครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider (LHC) ณ ศูนย์วิจัย CERN”

 

         การมีตัวตนอยู่ของดวงดาว มนุษย์ หรือแม้แต่เชื้อจุลินทรีย์ ล้วนเกี่ยวข้องกับคำถามพื้นฐานที่ว่าอนุภาคมีมวล (mass) ได้อย่างไร ? กล่าวคือทำไมอนุภาคบางชนิดเช่นควาร์ก (quark) ซึ่งเป็นอนุภาคองค์ประกอบของอนุภาคโปรตอนและนิวตรอน จึงมีมวล แต่ทำไมอนุภาคอย่างเช่นโฟตอน (photon) ซึ่งเป็นอนุภาคองค์ประกอบของแสง จึงไม่มีมวล คำถามนี้ท้าทายนักฟิสิกส์เสมอมา

 

         ในปี ค.ศ. 1964 ศาสตราจารย์ Englert กับ Robert Brout ได้ร่วมกันเสนอแนวคิดต่อคำตอบของปัญหานี้ไว้ในบทความทางวิชาการชื่อ Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters 13(9):321 ในเวลาไล่เลี่ยกันนั้น แต่ใช้กระบวนการแก้ปัญหาที่ต่างกัน ศาสตราจารย์ Higgs ก็ได้เสนอแนวคิดต่อปัญหาเดียวกันนี้ในบทความชื่อ Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters 13(16):508 แล้วก็ตามติดมาด้วยผลงานของนักวิจัยกลุ่มที่ 3 ที่ใช้กลวิธีอีกแบบ คือ Gerald Guralnik, Carl Hagen และ Tom Kibble ที่บทความชื่อ Global Conservation Laws and Massless Particles ตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters 13(20):585 แต่เป็นศาสตราจารย์ Higgs ที่ในช่วงต้นของทศวรรษปี ค.ศ. 1970 มีผลงานทั้งการตีพิมพ์บทความวิชาการด้านนี้และการไปร่วมประชุมทางวิชาการอย่างต่อเนื่องโดดเด่นกว่าใครๆ จึงทำให้ตอนแรกๆ เมื่อจะเอ่ยถึงกลไกที่ทำให้เกิดมวลของอนุภาค คนในวงการจึงมักเรียกกันทีเล่นทีจริงว่า “Higgs mechanism” และเรียกขานอนุภาคใหม่ที่มีบทบาทกับกลไกนี้ว่า “Higgs boson” แต่แล้วก็ได้พัฒนาจนกลายเป็นเรื่องจริงจังในที่สุด

 

         เพื่อพิสูจน์แนวคิดดังกล่าว จำต้องหาอนุภาค Higgs boson ให้พบ ภารกิจหลักประการหนึ่งของโครงการ LHC ที่มีมูลค่า 1.3 แสนล้านบาท (ร่วมลงขันโดย 111 ประเทศ) ของศูนย์วิจัย CERN ที่ประเทศสวิสเซอร์แลนด์ก็คือค้นหาอนุภาคนี้ และในที่สุด หลังจากรอคอยมาร่วมครึ่งศตวรรษ ทีมนักวิจัยของ CERN ก็ได้ประกาศการค้นพบเบื้องต้นเมื่อตอนต้นเดือนกรกฎาคมปีที่แล้ว ซึ่งในวันนั้นศาสตราจารย์ Higgs กับ ศาสตราจารย์ Englert เป็นแขกรับเชิญพิเศษร่วมอยู่ในวินาทีประวัติศาสตร์นั้นด้วย ศาสตราจารย์ Higgs ดีใจมาก กล่าวทั้งน้ำตาคลอเบ้าว่า “It is an incredible thing that it has happened in my lifetime.” ต่อมาเมื่อตอนต้นปีนี้ CERN ได้ประกาศยืนยันการค้นพบอีกครั้งหลังได้วิเคราะห์อย่างละเอียดแล้วฃ

 

         ศาสตราจารย์ Higgs เป็นชาวอังกฤษ ปัจจุบันอายุ 84 ปี เป็นศาสตราจารย์เกียรติคุณประจำ University of Edinburge ส่วนศาสตราจารย์ Englert เป็นชาวเบลเยี่ยม ปัจจุบันอายุ 81 ปี เป็นศาสตราจารย์เกียรติคุณประจำ Universite Libre de Bruxelles ที่กรุงบรัสเซลล์ ประเทศเบลเยี่ยม เนื่องด้วยรางวัลโนเบลมีเงื่อนไขว่าจะมอบให้กับผู้ที่ยังคงมีชีวิตอยู่เท่านั้น และจะไม่ให้เกิน 3 คน / ครั้ง ดังนั้นจึงเป็นที่น่าเสียดายว่า รางวัลนี้ไม่ได้มีชื่อของศาสตราจารย์ Brout ด้วย เพราะท่านเสียชีวิตไปก่อนแล้วในปีค.ศ. 2011 และบางท่านมีความเห็นว่าเหตุผลประการหนื่งที่คณะของ ศาสตราจารย์ Kibble ไม่มีชื่อร่วมด้วยเพราะจะทำให้จำนวนผู้ที่ได้รับรางวัลเกิน 3 ชื่อ

 

         ผลงานนี้ทำให้ทฤษฎี Standard Model ซึ่งเป็นทฤษฎีด้านอนุภาคมูลฐานที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดขณะนี้มีความสมบูรณ์ขึ้นมาก แต่ก็ยังคงมีคำถามปลายเปิดอยู่อีกไม่น้อย เช่น อันตรกิริยาของแรงดึงดูดระหว่างมวล (gravitational interactions) เกิดขึ้นได้อย่างไร หรือ Standard Model คิดให้อนุภาคนิวตริโนไม่มีมวล แต่ผลการทดลองเมื่อเร็วๆนี้พบว่าแท้จริงแล้วนิวตริโนมีมวล จะก้าวข้ามความขัดแย้งนี้อย่างไร เป็นต้น ……………………… ภารกิจของนักฟิสิกส์จึงยังคงไม่สิ้นสุด

 

 

ศาสตราจารย์ Thomas W. B. Kibble ปัจจุบันอายุ 81 ปี และเป็นศาสตราจารย์เกียรติคุณของ Imperial College London
(ขอบคุณภาพจาก http://www.myscience.org.uk/wire/tom_kibble_receives_the_dirac_medal_for_higgs_theory-2013-imperial/image_h200.jpg)

 

 

ระบบหัววัด ATLAS หนัก 7,000 ตัน มีมูลค่าประมาณ 1.5 หมื่นล้านบาท
(ขอบคุณภาพจาก https://news.brown.edu/pressreleases/2010/02/lhc)

 

 

ระบบหัววัด CMS หนัก 12,500 ตัน มีมูลค่าประมาณ 1.4 หมื่นล้านบาท
(ขอบคุณภาพจาก http://news.medill.northwestern.edu/chicago/news.aspx?id=177344&print=1)

 

เอกสารแนะนำอ่านประกอบ

         1. นรพัทธ์ ศรีมโนภาษ, “LHC และการทดลองที่เกี่ยวข้อง : เครื่องมือไขปริศนาฟิสิกส์อนุภาคถึงจักรวาลวิทยา”, วารสารฟิสิกส์ไทย ปีที่ 25 ฉบับที่ 2 : มิถุนายน – สิงหาคม 2551, หน้า 16 - 20