วิธีทำความเข้าใจและอธิบาย 'อนุภาคพระเจ้า'

ภาพที่ไม่ระบุวันที่นี้จัดทำขึ้นโดย CERN แสดงให้เห็นเหตุการณ์ทั่วไปของผู้สมัคร ซึ่งรวมถึงโฟตอนพลังงานสูงสองภาพซึ่งมีการวัดพลังงาน (แสดงโดยหอคอยสีแดง) ในเครื่องวัดความร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า CMS เส้นสีเหลืองคือรอยทางที่วัดได้ของอนุภาคอื่นๆ ที่เกิดขึ้นจากการชน ปริมาตรสีน้ำเงินซีดแสดงบาร์เรลของแคลอรีมิเตอร์แบบคริสตัล CMS เพื่อเป็นการโห่ร้องเชียร์และยืนปรบมือ นักวิทยาศาสตร์ที่โรงตีอะตอมที่ใหญ่ที่สุดในโลกอ้างว่ามีการค้นพบอนุภาคย่อยของอะตอมใหม่เมื่อวันพุธที่ 4 กรกฎาคม 2555 โดยเรียกมันว่า 'สอดคล้อง' กับฮิกส์โบซอนที่ค้นหามาอย่างยาวนาน - ที่รู้จักกันในนาม 'อนุภาคพระเจ้า' - นั้น ช่วยอธิบายสิ่งที่ทำให้ทุกสิ่งในจักรวาลมีขนาดและรูปร่าง (AP Photo/CERN) สำหรับใช้งานด้านบทความข่าวเท่านั้น - เครดิตบังคับ -

นักข่าวชอบที่จะใช้คำเช่น 'การค้นพบ' และ 'ความก้าวหน้า' แต่นักวิทยาศาสตร์มักจะประจบประแจงกับคำเหล่านี้ พวกเขาอาจไม่สบายใจเป็นพิเศษกับวลี 'อนุภาคพระเจ้า' คำที่สร้างขึ้นโดยนักฟิสิกส์รางวัลโนเบล Leon Lederman เพื่อเป็นการอธิบายว่าโลกของอะตอมทำงานอย่างไร ไม่ใช่ใครเป็นคนสร้างมันขึ้นมา

นักวิทยาศาสตร์ใช้วลีอื่น ฮิกส์โบซอน และเสนอคำอธิบายเหมือนอย่างใดอย่างหนึ่ง Rolf Heuer ผู้อำนวยการ CERN กล่าวในการแถลงข่าวที่เมืองเจนีวาเมื่อเช้าวันพุธ :

“การค้นพบอนุภาคที่สอดคล้องกับฮิกส์โบซอนเปิดทางไปสู่การศึกษาที่มีรายละเอียดมากขึ้น ซึ่งต้องใช้สถิติที่มากขึ้น ซึ่งจะระบุคุณสมบัติของอนุภาคใหม่ และมีแนวโน้มที่จะทำให้กระจ่างถึงความลึกลับอื่นๆ ในจักรวาลของเรา”

ไม่น่าแปลกใจที่นักข่าวจะอยากพูดอะไรเช่น 'นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคแห่งพระเจ้า กุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจจักรวาล'

ไม่มียังไม่ได้.

อนุภาคพระเจ้า

Lederman อธิบาย อนุภาคเป็นสิ่งที่ “ฉันเชื่อว่าประสานซิมโฟนีแห่งจักรวาล”

Lederman ยังอธิบายด้วยว่าเขามาจากวลี “อนุภาคพระเจ้า” ได้อย่างไร ในกระดาษชื่อ “ เรื่องราวของสองอนุภาคและเสื้อยืดที่ดีที่สุด ,' เขาอธิบายแล้ว:

โบซอนนี้เป็นศูนย์กลางของสภาวะฟิสิกส์ในปัจจุบัน สำคัญมากต่อการทำความเข้าใจขั้นสุดท้ายของเราเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร แต่ยังเข้าใจยากจนผมตั้งชื่อเล่นให้ว่าอนุภาคพระเจ้า ทำไมต้องอนุภาคพระเจ้า? สองเหตุผล หนึ่ง ผู้จัดพิมพ์ไม่ยอมให้เราโทรหา
มันคืออนุภาคที่น่าสยดสยองแม้ว่านั่นอาจเป็นชื่อที่เหมาะสมกว่าเนื่องจากลักษณะที่ชั่วร้ายและค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้น และสอง มีความเกี่ยวข้องกับหนังสือเล่มอื่น เล่มที่เก่ากว่ามาก ...

เขากำลังอ้างถึงหนังสือในพระคัมภีร์ไบเบิล ปฐมกาล 11: 1-9 ข้อความที่เขากล่าวว่าทำให้เกิดช่วงเวลาที่ผู้คนใช้ภาษาเดียวกันและเรื่องมีความสมมาตร แล้วมันก็ซับซ้อน

Lederman เป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากที่ได้ค้นหาอนุภาคนี้ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าอะตอมมีมวลอย่างไร ในทางหนึ่ง มันเป็นความพยายามที่จะเข้าใจสิ่งที่เล็กที่สุด นั่นคืออนุภาคของอะตอม เพื่อให้เราสามารถเข้าใจสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุด จักรวาลได้

Lederman เขียนหนังสือปฐมกาล 11 แบบใหม่ซึ่งเขาจินตนาการถึงวันนี้ ซึ่งเป็นวันที่นักวิทยาศาสตร์อาจประกาศได้ว่าพวกเขากำลังใกล้จะไขความลึกลับ:

“และทั้งจักรวาลก็มีหลายภาษาและมีสุนทรพจน์มากมาย และอยู่มาเมื่อพวกเขาเดินทางจากตะวันออกไป พวกเขาพบที่ราบในแผ่นดินวาซาฮาชี และพวกเขาก็อาศัยอยู่ที่นั่น และพวกเขาพูดกันว่า 'ไปเถอะ ให้เราสร้าง Giant Collider ซึ่งการชนกันอาจย้อนไปถึงจุดเริ่มต้นของเวลา และพวกมันมีแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดสำหรับการดัดงอ และโปรตอนก็มีพวกมันสำหรับการทุบ

และองค์พระผู้เป็นเจ้าเสด็จลงมาเพื่อดูคันเร่งซึ่งลูกหลานมนุษย์สร้างขึ้น และพระเจ้าตรัสว่า ดูเถิด ประชาชนกำลังทำให้ความอับอายของเราไม่สับสน และพระเจ้าก็ถอนหายใจและกล่าวว่า ไปเถอะ ให้เราลงไป แล้วให้อนุภาคพระเจ้าแก่พวกเขา เพื่อพวกเขาจะได้เห็นว่าจักรวาลที่เราสร้างนั้นสวยงามเพียงใด”

— พันธสัญญาใหม่, 11:1

ทุ่นระเบิดนักข่าว

เมื่อคุณเริ่มใช้คำอย่างอนุภาคพระเจ้า คุณจะเริ่มผสมเทววิทยา (ระบบความเชื่อ) กับวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นระบบของข้อเท็จจริงที่พิสูจน์ได้ซึ่งสามารถทำซ้ำได้

เมื่อคุณใช้คำว่า 'discovery' แสดงว่าตอนนี้เรารู้สิ่งที่เราไม่เคยรู้มาก่อน บางคนกล่าวว่าการค้นพบอนุภาคฮิกส์นั้นเหมือนกับการค้นหารอยเท้าไดโนเสาร์ คุณได้พบเศษซากหรือร่องรอย ไม่ใช่สิ่งของนั้นเอง

แต่ให้ชัดเจน แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องในงานนี้ก็ยังเชื่อว่าพวกเขาใกล้จะรู้เรื่องใหญ่และสำคัญแล้ว

ภาพที่ไม่ระบุวันที่นี้จัดทำขึ้นโดย CERN แสดงให้เห็นเหตุการณ์ทั่วไปของผู้สมัคร ซึ่งรวมถึงโฟตอนพลังงานสูงสองภาพซึ่งมีการวัดพลังงาน (แสดงโดยหอคอยสีแดง) ในเครื่องวัดความร้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า CMS เส้นสีเหลืองคือรอยทางที่วัดได้ของอนุภาคอื่นๆ ที่เกิดขึ้นจากการชน ปริมาตรสีน้ำเงินซีดแสดงบาร์เรลของแคลอรีมิเตอร์แบบคริสตัล CMS (AP Photo/เซิร์น)

“Discovery” เป็นคำที่ทำให้เข้าใจผิด การประกาศนี้เป็นเหมือนความเข้าใจที่หลั่งไหลมาเป็นเวลาหลายสิบปีซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่เดือนที่ผ่านมา

เมื่อไม่กี่วันก่อน นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันกล่าวว่าพวกเขาเกือบจะสามารถพูดได้ว่าพวกเขาพบอนุภาคพระเจ้า ใกล้แต่ไม่สุด

ย้อนกลับไปในเดือนมีนาคม นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันรายงานในสิ่งเดียวกันว่าหลังจากศึกษาข้อมูลมานานกว่า 40 ปี พวกเขาเกือบจะสามารถพูดได้ว่าพวกเขาแยกอนุภาค God

หกเดือนก่อนหน้านั้น ในเดือนธันวาคม 2011 กลุ่มยุโรปสองกลุ่มพบสิ่งเดียวกันโดยคร่าวๆ

แต่ในสัปดาห์นี้ รายงานดังกล่าวถือเป็นสิ่งใหม่ นั่นคือ 'การค้นพบ'

รายงานฉบับหนึ่งกล่าวว่า “วันนี้นักวิทยาศาสตร์ยกย่องการค้นพบ “ครั้งสำคัญ”…”

The New York Times นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า 'ค้นพบอนุภาคย่อยใหม่ที่มองหาโลกทั้งใบเช่น ฮิกส์ โบซอน ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าทำไมอนุภาคมูลฐานจึงมีมวล และแท้จริงแล้วเป็นการดำรงอยู่ของความหลากหลายและชีวิตในจักรวาล”

นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาอะไรและพบอะไร

มาเริ่มกันเลยดีกว่า อนุภาคของอะตอม เช่น อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน ประกอบเป็นอะตอม อะตอมประกอบขึ้นเป็นโมเลกุล โมเลกุลเกาะติดกันเพื่อสร้างสาร เช่น น้ำ ไม้ สารเคมี และยาง

มีสิ่งเหล่านี้ที่นักฟิสิกส์เรียกว่าโบซอน โบซอนเป็นอนุภาคเช่นโฟตอน แต่ไม่ทำปฏิกิริยาเหมือนกับอนุภาคอื่น ดูเหมือนว่าจะช่วยให้อนุภาคอื่นๆ เข้ากันได้ โฟตอนไม่มีมวล เป็นเพียงพลังงาน อนุภาคอื่นๆ เช่น โปรตอน มีมวล

แต่อนุภาคที่เล็กที่สุดเหล่านั้น โบซอน มาจากไหน? นักวิทยาศาสตร์ชื่อปีเตอร์ ฮิกส์ (เพราะฉะนั้น ฮิกส์โบซอน) แนะนำว่าอาจมีอนุภาคสำคัญที่คนอื่นโต้ตอบด้วย หากนักวิทยาศาสตร์สามารถหาอนุภาคนี้ได้ พวกเขาก็จะสามารถเข้าใจได้ว่าสิ่งใดให้มวลอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน แก่มวลของพวกมัน สารของพวกมัน

Nick Thompson จาก CNN เสนอการเปรียบเทียบนี้:

“ลองนึกภาพจักรวาลเหมือนงานปาร์ตี้ แขกที่ไม่รู้จักในงานปาร์ตี้สามารถเดินผ่านห้องได้อย่างรวดเร็วโดยไม่มีใครสังเกตเห็น แขกที่ได้รับความนิยมมากขึ้นจะดึงดูดกลุ่มคน (ฮิกส์โบซอน) ซึ่งจะชะลอการเคลื่อนไหวผ่านห้อง

“ความเร็วของอนุภาคที่เคลื่อนที่ผ่านสนามฮิกส์ทำงานในลักษณะเดียวกัน อนุภาคบางตัวจะดึงดูดกลุ่ม Higgs bosons ที่ใหญ่ขึ้น และยิ่ง Higgs bosons ดึงดูดอนุภาคมากเท่าใด มวลของมันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น”

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ประกาศครั้งใหญ่ในสัปดาห์นี้ พวกเขาระมัดระวังอย่างยิ่งที่จะไม่เรียกสิ่งนี้ว่าความก้าวหน้าหรือการค้นพบ พวกเขาไม่ได้อ้างว่าได้พบฮิกส์โบซอน แม้ว่าจะเป็นสิ่งที่ทุกคนคาดหวังอย่างชัดเจนก็ตาม

เรื่องราวของ Wall Street Journal แสดงให้เห็นว่าการประกาศดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร:

“โจ อินแคนเดลา โฆษกของการทดลองรายหนึ่งบอกกับนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือ CERN ว่าอนุภาคใหม่นั้นเป็นโบซอนอย่างแน่นอนและเป็นโบซอนที่หนักที่สุดเท่าที่เคยพบมา “

“ผลที่ตามมามีความสำคัญมากและด้วยเหตุผลนี้เองที่เราจะต้องขยันหมั่นเพียรอย่างยิ่งในการศึกษาและตรวจสอบทั้งหมดของเรา”

ผลงานที่ออกประกาศในวันนี้คือผลงานของนักวิทยาศาสตร์ที่ Hadron Collider ขนาดใหญ่ ซึ่งตั้งอยู่บริเวณชายแดนสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส เครื่องชนกันคือท่อส่งใต้ดิน ซึ่งเป็นสนามแข่งประเภทหนึ่ง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จะระเบิดลำอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรียกว่า “ฮาดรอน” สองลำ ไม่ว่าจะเป็นโปรตอนหรือตะกั่วไอออน ให้ชนกันเพื่อพยายามชนกัน

มีแนวคิดอยู่เสมอว่าการทุบอะตอมเข้าด้วยกัน พวกมันสามารถจำลองการระเบิดที่เรียกว่า “บิ๊กแบง” ที่อาจเกิดขึ้นเมื่อจักรวาลเริ่มต้นขึ้นได้

ชาวอเมริกันมีส่วนร่วมในธุรกิจ collider นี้มานานหลายทศวรรษ แต่ปีที่แล้ว กระทรวงพลังงานปิด เฟอร์มิแล็บ เทวาตรอน เครื่องชนกันใกล้กับเมืองบาตาเวีย รัฐอิลลินอยส์ เนื่องจากปัญหาด้านงบประมาณ

เหตุใดทั้งหมดนี้จึงมีความสำคัญ

(เล่นคำศัพท์เล็กน้อยสำหรับคุณผู้คลั่งไคล้ฟิสิกส์)

วิทยาศาสตร์อนุภาคมีประโยชน์ที่จับต้องได้ มากกว่าการอธิบายวิธีการทำงานของจักรวาล

ยา ปัจจุบันใช้วิทยาศาสตร์อนุภาคในการวินิจฉัยและรักษามะเร็ง MRI ซึ่งพบได้ในโรงพยาบาลใหญ่ๆ ทั่วโลก ใช้เทคโนโลยีแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด

ความมั่นคงแห่งมาตุภูมิ ใช้ฟิสิกส์ของอนุภาคเพื่อดูภายในลังขนส่งขนาดใหญ่

เวิลด์ไวด์เว็บ ถูกสร้างขึ้นโดย “นักวิทยาศาสตร์ของ CERN Tim Berners-Lee … เพื่อให้นักฟิสิกส์อนุภาคมีเครื่องมือในการสื่อสารอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพกับเพื่อนร่วมงานที่แยกย้ายกันไปทั่วโลกในมหาวิทยาลัยและห้องปฏิบัติการ”

เว็บไซต์กระทรวงพลังงาน ชี้ไปยังวิธีอื่นๆ ที่ supercollider ของมันได้สัมผัสชีวิตของเรา:

• การฆ่าเชื้อในอาหาร
• การผลิตไอโซโทปทางการแพทย์
• การจำลองการรักษามะเร็ง
• การทดสอบความน่าเชื่อถือของอาวุธนิวเคลียร์
• การสแกนภาชนะขนส่ง
• การผสมผสานที่เสนอของการถ่ายภาพ PET และ MRI
• ปรับปรุงคุณภาพเสียงในการบันทึกเสียงที่เก็บถาวร
• การคำนวณแบบขนาน
• การฝังไอออนเพื่อเสริมความแข็งแรงของวัสดุ
• การบ่มอีพ็อกซี่และพลาสติก
• การทำเหมืองข้อมูลและการจำลอง
• ความสัมพันธ์ระหว่างประเทศ
• การเปลี่ยนรูปของเสียนิวเคลียร์
• การดำเนินงานระยะไกลของสิ่งอำนวยความสะดวกที่ซับซ้อน

เรื่องราวนี้ทำอะไรได้บ้าง

ดังนั้นคุณจึงต้องการเจาะลึกเรื่องราวนี้และสายตาของบรรณาธิการของคุณก็กลิ้งไปทางด้านหลังศีรษะของเขา/เธอ อะไรตอนนี้?

ขั้นแรก ทำความเข้าใจเรื่องราวให้ถูกต้อง อย่าใช้การประกาศในสัปดาห์นี้มากเกินไปเพราะเป็นการค้นพบครั้งใหม่ที่เพิ่งเกิดขึ้น อย่าเล่นเป็นการอภิปรายเชิงเทววิทยาเพราะเรียกว่าอนุภาคพระเจ้า

ประการที่สอง ปฏิบัติต่อเรื่องราวอย่างจริงจัง ฟิสิกส์ของอนุภาคอาจฟังดูน่ากลัวเกินกว่าที่คุณจะรับมือได้ แต่แอปพลิเคชันในพื้นที่ที่ส่งผลกระทบต่อสาธารณะนั้นอยู่รอบตัวคุณ ดูแผนกเวชศาสตร์นิวเคลียร์ของโรงพยาบาลในพื้นที่ของคุณและที่การรักษาความปลอดภัยท่าเรือ

ประการที่สาม มหาวิทยาลัยในท้องถิ่นของคุณเกี่ยวข้องกับการค้นพบอย่างไร นักเรียนตื่นเต้นแค่ไหนที่จะอยู่ในยุคแห่งการค้นพบที่เร่งรีบ? พูดคุยกับนักศึกษาวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดและถามพวกเขาว่าพวกเขาหวังว่าจะค้นพบอะไรในชีวิตของพวกเขา

ประการที่สี่ สถานะของการศึกษาวิทยาศาสตร์ในประเทศสหรัฐอเมริกาของคุณเป็นอย่างไร

ฉันสงสัยว่าเราอยู่ในยุคที่อเมริกาจะหาวิธีลงทุนในแนวคิดใหญ่ ๆ อย่าง super collider อีกครั้งหรือไม่ เราปล่อยโปรแกรมกระสวยอวกาศโดยไม่รู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป คงจะดีไม่น้อยหากมีวิสัยทัศน์ แผนปฏิบัติการ และเงินทุนสำหรับสิ่งที่เราต้องการเรียนรู้และค้นพบต่อไป ถามผู้สมัครสภาคองเกรสและประธานาธิบดีเกี่ยวกับเรื่องนั้น

ฉันพนันได้เลยว่าคุณมีความคิดเช่นกัน แบ่งปันในส่วนความคิดเห็น