Scholar’s Advanced Technological System - ตอนที่ 168 อนุภาคหนัก?

เหยียนซินเจวี๋ยถาม “แปลกเหรอ?”

เขาเดินมาแล้วจ้องมองหน้าจอคอมพิวเตอร์ เขาขมวดคิ้วแล้วกล่าว “มันดูแปลก การทดลองของเราอยู่ในช่วง 1-10GeV มันไป 1TeV ได้ไง?”

ศาสตราจารย์เกรเยอร์ก็มองบนหน้าจอเช่นกัน

ระหว่าง GeV กับ TeV มีความแตกต่าง 1 : 1000 นี่หมายความว่าลำแสงอนุภาคในท่อชนอนุภาคนั้นมาถึง 1000GeV ทีเดียว แต่การค้นหาอนุภาคเพนตาควาร์กต้องการแค่ 6GeV เท่านั้น

1000 GeV นี่มันเกินไปแล้ว

เมื่อศาสตราจารย์เกรเยอร์ได้ยินคำถามของเหยียนซินเจวี๋ย เขาก็ยิ้มแล้วอธิบายด้วยน้ำเสียงกันเอง

“ฉันบอกแล้วว่านี่เป็นการทดสอบสถานะของเครื่องชนอนุภาค มันไม่ใช่การทดลองจริง ถ้าเราไม่ถูกจำกัดด้วยงบประมาณ เราคงโชว์โซนพลังงาน 10TeV ได้”

ศาสตราจารย์เกรเยอร์โอ้อวด

มันแทบเป็นการคุยโว

แต่มันก็สมเหตุสมผล นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชั้นนำของโลกทุกคนได้มารวมตัวกันอยู่ที่นี่ CERN ก็ย่อมอยากอวดอุปกรณ์ของตนอยู่แล้ว

ถ้าไม่ลองใช้เครื่องชนอนุภาค พวกเขาจะทำให้คนอื่นรู้ได้ไงว่าเครื่องจักรของพวกเขาสุดยอดแค่ไหน

LHC สามารถเร่งพลังงานอนุภาคได้ถึง 14TeV ซึ่งหมายความว่าแต่ละอนุภาคในวงโคจรจะเร่งพลังงานได้ถึง 7TeV

นั่นมันจะน่ากลัวแค่ไหน?

หน่วยพลังงานถูกใช้เพื่ออธิบายมวลของอนุภาค ยกตัวอย่างมวลของอะตอมไฮโดรเจนมีค่าประมาณ 1GeV อนุภาคฮิกส์ที่ถูกพบในปี 2012 มีค่าประมาณ 125 GeV

เครื่องชนอนุภาคอิเล็กตรอนโพซิตรอนเซี่ยงไฮ้มีขีดจำกัดประมาณ 5GeV ซึ่งต่ำกว่า LHC อย่างมาก

ประเทศจีนจะต้องใช้เวลานับสิบปีกว่าจะตามทัน

“…ผมไม่ได้หมายความว่าช่วงพลังงานการทดลองมันแปลก” ลู่โจวกล่าว เขาจิ้มไปที่หน้าจอคอมพิวเตอร์แล้วถาม “คุณไม่ได้สังเกตเหรอ? ในช่วงราวๆ 750GeV มันมีผลกระทบที่ไม่ปกติ”

“นี่ไม่ใช่ปรากฏการณ์การชนกัน มันเป็นแค่ปรากฏการณ์โปรตอนคู่เดี่ยว แต่แปลกมากที่มันปรากฏในช่วงพลังงานที่ 750GeV” ศาสตราจารย์เกรเยอร์พึมพำ เขาลูบคางแล้วกล่าวต่อ “แต่นี่ก็ไม่ใช่เรื่องแปลก เรามักสังเกตเห็นสัญญาณพิเศษบนเครื่อง ATLAS เสมอ ดังนั้นข้อมูลอาจเป็นแค่การผิดพลาดเลื่อนลอยก็ได้”

ลู่โจวยังคงจ้องมองหน้าจอ เขาอดถามไม่ได้ “ตกลงนี่เป็นเรื่องปกติเหรอครับ?”

เหยียนซินเจวี๋ยพยักหน้า “ใช่แล้ว สัญญาณที่เกิดจากเครื่องชนอนุภาคมีข้อมูลเพียง 1% เท่านั้น ดังนั้นปกติเรามักจะคาดเดาข้อสรุปและยืนยันด้วยการทดลอง เดี๋ยวนายก็ชิน”

ฟิสิกส์ของอนุภาคเป็นสิ่งที่เลื่อนลอยมาก

ปกติแล้วอะตอมไม่อาจ’สังเกตได้โดยตรง’ ดังนั้นเพื่อตัดสินการคงอยู่ของอนุภาค ความเชื่อมั่นเป็นสิ่งจำเป็น

นี่คือแนวคิดทางสถิติ

ในฟิสิกส์ของอนุภาค ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่เท่ากับสามคือ’สัญญาณ’ มากกว่าสามเรียกว่า’หลักฐาน’ มากกว่าห้าคือ’การค้นพบ’ แม้ว่าสื่อมักจะเขียนว่า’ความก้าวหน้า’หรือ’การค้นพบที่สำคัญ’ แต่ส่วนใหญ่เป็นแค่’สัญญาณ’

ดังนั้นมันจำเป็นต้องมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานถึงสามถึงจะเรียกได้ว่าเป็นสัญญาณ

ลักษณะเฉพาะสูงสุดที่ปรากฏมาชั่วคราวจึงไม่ได้บ่งบอกถึงอะไรเลย

อนุภาคสามารถยืนยันได้ด้วยการทดลองซ้ำๆ เท่านั้น และการสังเกตอนุภาคในเครื่องตรวจจับที่แตกต่างกัน เมื่อค่าความเชื่อมั่นของอนุภาคมากกว่าห้า มันถึงจะเรียกได้ว่า’การค้นพบ’

ลู่โจวไม่ได้พูดอะไร

ไม่นานการทดลองก็ดำเนินต่อไป

จุดเขียวเป็นชุดปรากฏบนภาพอย่างแน่นหนาโดยที่ส่วนใหญ่กระจุกอยู่ในช่วง 125GeV

อย่างไรก็ตามความสนใจของลู่โจวยังเน้นไปที่ช่วง 750GeV

ทันใดนั้นเองก็มีอีกจุดหนึ่งที่กระโดดไปปรากฏบนโซนพลังงานที่ 750GeV

ลู่โจวใจเต้น จากนั้นเขาก็หันไปมองศาสตราจารย์เกรเยอร์แล้วถาม “แล้วข้อมูลบนเครื่องตรวจจับ CMS ล่ะครับ?”

มีเครื่องตรวจจับมากมายอยู่ในวงโคจรหนึ่ง ซึ่ง ATLAS และ CMS มีความไวมากสุด

มีวิธีง่ายๆ ที่จะทดสอบว่าที่ลู่โจวสังเกตเห็นได้เป็นแค่ภาพลวงตาหรือไม่ นั่นก็คือมันมีปรากฏการณ์เดียวกันปรากฏบนเครื่องตรวจจับสองตัวในเวลาเดียวกัน

เมื่อลู่โจวได้ยินคำถามของลู่โจว เขาก็มีสีหน้าแปลกๆ

“ข้อมูลที่รวบรวมจาก CMS รับผิดชอบโดยแล็บชั้นบน ถ้าเธอสนใจ รอสักพัก เดี๋ยวฉันจะพาเธอไป”

ลู่โจวถามทันที “แล้วข้อมูลผิดพลาดที่ถูกวัดในระหว่างการทดลองจะถูกบันทึกไว้ไหม?”

ศาสตราจารย์เกรเยอร์พยักหน้า “ปกติมันจะถูกเก็บไว้อย่างถาวร มันมีคุณค่าทางวิจัยไม่มากนัก แต่ฉันก๊อปปี้ให้เธอได้ ยังไงมันก็ไม่ได้เป็นความลับ แต่ฉันขอเตือนไว้ มันไม่ใช่ข้อมูลสาธารณะ เธอจะเอาไปใช้ในวิทยานิพนธ์ไม่ได้”

เหยียนซินเจวี๋ยถามอย่างสงสัย “นายพบอะไร?”

ลู่โจวคิดและยืนยันมุมมองของตนเอง “ผมคิดว่ามีบางอย่างผิดปกติในโซนพลังงานที่ 750GeV จากมุมมองทางสถิติ มันอาจอธิบายได้ว่าเป็นเรื่องบังเอิญ แต่มันรู้สึกไม่น่าเป็นไปได้”

เหยียนซินเจวี๋ยถามติดตลก “จากมุมมองนักคณิตศาสตร์เหรอ?”

ลู่โจว “จะว่าแบบนั้นก็ได้ครับ”

เหยียนซินเจวี๋ยถอนหายใจ “ฉันรู้ว่าทิศทางวิจัยของนายคือฟิสิกส์เชิงคณิตศาสตร์ แต่ฉันขอเตือน แม้ว่าคณิตศาสตร์จะเป็นเครื่องมือวิชาฟิสิกส์ที่สำคัญ แต่ไม่ใช่ว่าปรากฏการณ์ทางกายภาพทั้งหมดจะเป็นไปตามกฎคณิตศาสตร์ 750GeV นั้นกว้างเกินไป อนุภาคฮิกส์โบซอนยังแค่ 125GeV ฉันคิดว่ามันเป็นแค่โฟตอนคู่ สัญญาณนี้อาจไม่ได้ชนกันด้วยซ้ำ”

เหยียนซินเจวี๋ยตบบ่าลู่โจวแล้วกล่าวต่อ “อย่าไปสนใจโซนพลังงานที่เกิน 10GeV เรากำลังหาอนุภาคเพนตาควาร์ก ถ้านายเป็นพวกย้ำคิดย้ำทำจริงๆ นายอาจไม่ได้เห็นกิจกรรมในโซนพลังงานที่ 750GeV อีก”

………………………………..