หลังจากการรายงานผลประจำปี 2011 ที่ผ่านมา ล่าสุดเมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ 2012 นักวิทยาศาสตร์ของ CERN ได้ส่งผลวิจัยเพิ่มเติ่มเข้าตีพิมพ์ในวารสาร Physics Letters B

ข้อมูลที่ใช้ในงานวิจัยนี้คือข้อมูลที่เก็บจากการชนอนุภาคในปีที่แล้ว (ปี 2011) ก่อนที่จะปิดพักเครื่องเร่งอนุภาค LHC (Large Hadron Collider) ประจำปีในเดือนพฤศจิกายน ผลจากการวิเคราะห์เพิ่มเติมได้เพิ่มระดับความเชื่อมั่นของสัญญาณอนุภาค Higgs boson จากเครื่องตรวจจับ CMS และ ATLAS จากเดิมที่อยู่ 2 sigma กว่าๆ ไปเป็น 4.3 sigma หรือถ้าพูดเป็นภาษาชาวบ้านก็แปลได้ว่า นักวิทยาศาสตร์ CERN มั่นใจ 99.996% ว่าเจอ Higgs boson อนุภาคที่ตามหามานานแสนนานแล้ว

อย่างไรก็ตาม ความเชื่อมั่น 4.3 sigma ก็ยังไม่ทำให้นักฟิสิกส์พูดได้อย่างเต็มปากเต็มคำ การค้นพบอนุภาคใหม่ในทางฟิสิกส์อนุภาคจะต้องได้รับการยืนยัน 5 sigma เป็นอย่างต่ำ

ช่วงสัปดาห์นี้ (วันที่ 6-10 กุมภาพันธ์ 2012) นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร CERN กำลังประชุมกันอยู่ที่เมือง Chamonix ประเทศฝรั่งเศส ว่าตกลงแล้วการเดินเครื่อง LHC รอบหน้าจะปรับไปถึงระดับพลังงานเท่าไร แม้การประชุมจะยังไม่สิ้นสุด แต่แหล่งข่าววงในของ Nature แอบเผยว่ามติที่ประชุมน่าจะออกมาลงตัวที่ 7-8 TeV

ที่มา - Nature News, PhysOrg, CERN Press Release

สตีเฟน ฮอว์คิง หนึ่งในนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคของเรา ได้เผยในบทสัมภาษณ์กับเว็บไซต์ New Scientist ว่า "ผู้หญิงเป็นสิ่งลึกลับโดยสมบูรณ์" (complete mystery)

บทสัมภาษณ์นี้มีขึ้นล่วงหน้าก่อนวันคล้ายวันเกิดปีที่ 70 ของ ศ. ฮอว์คิงในวันอาทิตย์ที่ 8 มกราคม 2012 นี้ (ในวันนั้นมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ก็จะมีการจัดงานประชุมวิชาการในหัวข้อ "The State of the Universe" เพื่อเป็นเกียรติแด่ ศาสดา เอ๊ย ท่านศาสตราจารย์แห่งชาวเราด้วย)

เนื่องจาก ศ. ฮอว์คิง ไม่สามารถสื่อสารด้วยคำพูดได้สะดวกนัก เนื่องจากท่านมีปัญหาด้านสุขภาพด้วยโรค amyotrophic lateral sclerosis (ALS) บทสัมภาษณ์จึงเป็นการถาม-ตอบกันสั้นๆ เอากันแต่ประเด็นสำคัญๆ

ผมขออนุญาตแปลบทสัมภาษณ์บางส่วนไว้ดังนี้ (เนื้อความอาจมีดัดแปลงจากต้นฉบับบ้างเพื่อความสะดวกในการแปล)

LHC (Large Hadron Collider) ทำผลงานค้นพบอนุภาคชนิดใหม่เป็นครั้งแรก แม้ว่าจะยังไม่ใช่อนุภาค Higgs boson ที่ตามหากัน แต่อย่างน้อยนักฟิสิกส์ที่ CERN ก็มีอะไรไว้อวดบ้างแล้ว

อนุภาคใหม่ที่ค้นพบโดยทีม ATLAS ของ LHC มีชื่อว่า χ_b(3P) (อ่านว่า /ไค-บี-3-พี/) เป็นอนุภาคประเภท boson ที่ประกอบด้วย beauty quark และ antiquark ของมันอย่างละหนึ่งตัว ดึงดูดกันด้วยแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (strong nuclear force)

อนุภาคใหม่จะช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจธรรมชาติของแรงนิวเคลียร์แบบเข้มมากขึ้น

ขณะรอการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ บทความวิจัยได้เผยแพร่อยู่ที่ arXiv.org

ที่มา - The Telegraph, PhysOrg, COSMOS, Popular Science

ความน่าตกใจเพียงประการเดียวของข่าวนี้ คือ มันทำให้เราตระหนักว่า ก่อนหน้านี้ LHC ยังไม่เคยค้นพบอนุภาคอะไรเป็นชิ้นเป็นอันเลย! สรุปว่าข่าวเกี่ยวกับ LHC ที่เราเคยอ่านมาทั้งหมดมีแต่ข่าวจิปาถะ/บทเบ็ดเตล็ด/ทฤษฎีพิลึกพิลั่นนั่นเอง

งานแถลงข่าววิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดประจำสัปดาห์นี้คงไม่พ้น งานสัมมนาของ CERN ในวันที่ 13 ธันวาคม 2011 ที่ผ่านมา ซึ่งหลายคนก็กลั้นหายใจรอดูว่า LHC จะประกาศการค้นพบอนุภาค Higgs boson ที่ตามหากันมานานแสนนานหรือไม่

การแถลงอย่างเป็นทางการของ CERN อาจจะทำให้พวกบ้าข่าวลือผิดหวังบ้างเล็กน้อย เพราะยังไม่มีการค้นพบ Higgs boson เกิดขึ้นที่ LHC

แต่เรื่องน่าตื่นเต้น คือ ทีม ATLAS และ CMS แสดงผลการทดลองที่สอดคล้องกันว่าเจอร่องรอยสัญญาณ excess (หมายถึงการกระโดดขึ้นอย่างผิดปกติในกราฟข้อมูล) ตรงค่ามวลใกล้เคียงกับมวลที่คาดว่าเป็นของ Higgs boson นั่นแปลว่าถ้า Higgs boson มีจริง สัญญาณดังกล่าวก็ควรจะเป็นของ Higgs boson นั่นแหละ

รอยสัญญาณ excess ที่ ATLAS เจออยู่ตรงมวลประมาณ 125 GeV และสามารถบีบช่วงที่น่าจะเจอ Higgs boson เหลือแค่ช่วง 115-130 GeV ที่ความเชื่อมั่น 95% ส่วนของ CMS เจออยุ่ที่ 124 GeV และสามารถบีบช่วงมวลของ Higgs boson ให้เหลือแค่ช่วง 115-127 GeV ที่ความเชื่อมั่น 95%
(GeV หรือ Gigaelectronvolt เป็นหน่วยของมวลหรือพลังงานก็ได้ เพราะอย่างไรในทางฟิสิกส์อนุภาค มวลกับพลังงานก็คือของอย่างเดียวกันอยู่แล้ว มวลโปรตอน 1 ตัวมีค่าประมาณ 1 GeV)

น่าเสียดายที่ข้อมูลการชนของอนุภาคที่รวบรวมได้ตอนนี้ยังมีไม่เพียงพอจะยืนยันได้ว่าร่องรอยสัญญาณที่เกิดขึ้นมาจาก Higgs boson จริงๆ ไม่ใช่แค่ความบังเอิญในทางสถิติ ความเชื่อมั่นของทีม ATLAS และ CMS อยู่ที่ประมาณ 2 sigma เท่านั้น (มีโอกาสเป็นแค่ความบังเอิญไม่ถึง 5%) ซึ่งในทางฟิสิกส์อนุภาคถือว่ายังไม่พอ ความเชื่อมั่นอย่างต่ำที่จะยืนยันการค้นพบ คือ 5 sigma

Press release อย่างเป็นทางการของ ATLAS อยู่ที่ www.atlas.ch/news/2011/status-report-dec-2011.html
และของ CMS อยู่ที่ cms.web.cern.ch/news/cms-search-standard-model-higgs-boson-lhc-data-2010-and-2011

เอาเป็นว่า ถ้าไม่มีอะไรผิดพลาดหรือโลกแตกไปเสียก่อน ปีหน้า 2012 เราก็คงได้รู้แน่แล้วว่า Higgs boson มีจริงหรือไม่

ที่มา - Popular Science, Scientific American, The Telegraph, Science Daily, BBC News

วันที่ 13 ธันวาคม 2011 ที่จะถึงนี้ CERN จะรายงานผลการทดลองของ LHC อย่างเป็นทางการ ให้สาธารณชนได้รับทราบว่าหนึ่งปีที่ผ่านมานักฟิสิกส์ของ CERN ได้ทำอะไรไปบ้าง โดยเฉพาะความคืบหน้าในการค้นหา "อนุภาคพระเจ้า" หรือ Higgs boson

ตอนนี้ทั้งข่าวลือและความคาดหวังก็แพร่กันไปทั่ว แม้แต่นักฟิสิกส์บางคนยังเชื่อมั่นเลยว่า เราน่าจะได้เห็น "แวบแรก" ของ Higgs boson ในสัปดาห์หน้า หรือบางคนก็ดักคอว่า หาก LHC ยังไม่เจอสัญญาณอะไรแม้แต่นิด วงการฟิสิกส์ก็ควรหันไปให้ความสนใจทฤษฎีอื่น (ที่ไม่ต้องรวม Higgs boson เข้าไปในสมการ) ได้แล้ว

อย่างไรก็ตาม CERN ออกตัวอย่างระมัดระวังว่าข้อมูลที่ ATLAS และ CMS เก็บได้ยังไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่ามีหรือไม่มี Higgs boson ดังนั้นการแถลงในสัปดาห์หน้าจะไม่มีการยืนยันการค้นพบ (หรือการไม่ค้นพบ) Higgs boson แน่นอน

ที่มา - Live Science, Scientific American, BBC News

Large Hadron Collider (LHC) ของ CERN คือเครื่องเร่งอนุภาคที่มีกำลังมากที่สุดของโลก ณ เวลาปัจจุบัน ขณะทำงาน LHC จะเร่งอนุภาคโปรตอนให้วิ่งมาชนกันด้วยความเร็วที่เกือบๆ จะเท่ากับความเร็วแสง การดำเนินการเช่นนี้ต้องใช้ความละเอียดเป็นอย่างมาก ปล่อยให้มีอะไรมารบกวนไม่ได้

แต่ทีมของ Tobias Baer รายงานว่า ในปีที่ผ่านมา มีอยู่หลายครั้งลำอนุภาคโปรตอนที่ LHC วิ่งได้ไม่ถึงพลังงานที่ตั้งไว้ นับแค่เฉพาะระหว่างเดือนเมษายนถึงสิงหาคม 2011 พบเหตุการณ์ดังกล่าวกว่า 10,000 ครั้ง บางครั้งพลังงานก็ลดลงมากจนถึงกับต้องหยุดการปล่อยลำอนุภาคโปรตอนชั่วคราว Tobias Baer บอกว่าปัญหาดังกล่าวเกิดจาก "UFOs" ไปกีดขวางเส้นทางของลำอนุภาค

UFOs ในที่นี้ไม่ใช่ยานบินของมนุษย์ต่างดาวที่ไหน แต่เป็น "Unidentified Falling Objects" หรือ "อนุภาคที่ตกลงมาจากไหนไม่รู้" (อันนี้เป็นตัวย่อที่ใช้กันจริงๆ ในรายงาน ไม่เชื่อดูได้จากบทความฉบับที่เสนอในงาน IPAC2011 http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/IPAC2011/papers/tupc137.pdf)

จากการสังเกตของทีม Tobias Baer พบว่าจุดที่มีปัญหากับ UFOs มากที่สุดสองจุด คือ ขั้วไฟฟ้าที่ใช้เป็นแหล่งกำเนิดโปรตอน กับ แม่เหล็ก MKIs (injector kicker magnets) ทำให้สันนิษฐานได้ว่า UFOs น่าจะเป็นอนุภาคที่มีขั้ว มันถึงได้มีปฏิกิริยากับแหล่งกำเนิดสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

ตอนนี้ LHC กำลังอยู่ในช่วงพักปรับปรุงเพื่อที่จะเปิดเดินเครื่องด้วยพลังงานที่สูงขึ้นไปอีกในปี 2012 ดังนั้นนี่ก็คงเป็นโอกาสอันดีที่นักวิทยาศาสตร์จะได้ค้นหาว่า UFOs ใน LHC มันคืออะไร และหล่นมาจากไหนกันแน่

ที่มา - Life's Little Mysteries

หลังจากการเสนอผลการทดลอง "นิวตริโนเร็วกว่าแสง" เมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา ทีม OPERA (Oscillation Project with Emulsion-Tracking Apparatus) ของ CERN ก็โดนกระแสตอบรับอย่างอ่วมอรทัย ทั้งที่เห็นด้วยและหาช่องจับผิด จนในที่สุด OPERA ต้องชะลอการส่งผลเข้า peer-reviewed journal และขอทำการทดลองใหม่อีกรอบ

การทดลองรอบใหม่ของ OPERA ยังคงรูปแบบไว้ตามเดิม แต่เปลี่ยนช่วงของการยิงลำโปรตอนให้แคบลง จากที่ยิงเป็นจังหวะๆ ละ 10.5 ไมโครวินาที ก็ลดลงให้เหลือแค่ 1-2 นาโนวินาที เพื่อที่จะได้ตรวจสอบเวลาที่นิวตริโนออกจากห้องปฏิบัติการในเจนีวา สวิตเซอร์แลนด์ และเวลาการมาถึงเครื่องตรวจจับที่ Gran Sasso ในอิตาลี ได้แม่นยำมากขึ้น

การทดลองนี้กินเวลา 10 วัน และตรวจจับเหตุการณ์ลำนิวตริโนได้ 20 ครั้ง (น้อยมากเมื่อเทียบกับการทดลองครั้งแรกที่เก็บข้อมูลเป็นปีๆ และตรวจจับเหตุการณ์ถึง 16,000 ครั้ง) ผลปรากฏว่านิวตริโนก็ยังไปถึงเครื่องตรวจจับเร็วกว่าที่เวลาที่แสงควรจะใช้เดินทาง 60 กว่าๆ นาโนวินาที บวกลบประมาณ 10 นาโนวินาที เช่นเดิม

เมื่อผลการทดลองออกมาเท่าครั้งแรก ทีม OPERA จึงมีมติส่งผลการทดลองเข้า peer-reviewed journal เรียบร้อยแล้ว แต่ก็ไม่ใช่ว่าทุกคนในทีมจะเห็นด้วย มีสมาชิกถึง 15 คนจากกว่า 180 คนไม่ยอมลงชื่อในบทความวิจัยที่ส่งไปครั้งนี้ เหตุผลหลักคือ การทดลองรอบใหม่ทำให้พวกเขาได้รู้ว่าเครื่องตรวจจับของพวกเขานั้นมีช่วงกว้างของเวลา (time window) ในการรับสัญญาณนิวตริโนถึง 50 นาโนวินาที มากกว่าที่เคยคิดไว้ถึง 5 เท่า แม้เรื่องนี้จะไม่ได้กระทบต่อผลที่ออกมามากนัก แต่สมาชิกที่ไม่ลงชื่อก็มองว่ามันแสดงถึงความบกพร่องในเครื่องมือที่ใช้

แหล่งข่าวระบุว่าตอนนี้ทุกคนในทีม OPERA เพลียกันมาก ไม่ใช่แค่ต้องรับมือกับการตรวจสอบจากนักฟิสิกส์ทั่วโลก ยังต้องมาเถียงกันเองในกลุ่มอีก

Ronald A. J. van Elburg แห่ง University of Groningen ที่เคยบอกว่างานของ OPERA อาจผิดตรงที่ไม่ได้ปรับเวลาของ GPS ให้ดีๆ (ข่าวเก่า 1, 2) ก็ย้ำว่าผลการทดลองอันใหม่นี้ยังคงไม่ได้หักล้างข้อโต้แย้งของเขา

ที่มา - Life's Little Mysteries, New Scientist, ScienceInsider

แม้ว่า LHC จะยังไม่สร้างหลุมดำอย่างที่คาดหวังไว้ แต่นักฟิสิกส์ก็ไม่ยอมล้มเลิกความคิดทำลายล้างโลกง่ายๆ ล่าสุดนักฟิสิกส์ของสหภาพยุโรปก็สมคบคิดวางแผนกันจะใช้เลเซอร์เจาะมิติกาล-อวกาศ สร้างความแตกตื่นให้กับประชาชนคนธรรมดาอีกแล้ว

โครงการฟิสิกส์อันน่ากลัวนี้มีชื่อว่า Extreme Light Infrastructure Ultra-High Field Facility (ELI) จุดประสงค์ของโครงการก็ไม่มีอะไรนอกไปจากการสนองความอยากรู้อยากเห็นของนักฟิสิกส์ผู้โรคจิตทั้งหลายที่สนใจว่าถ้าใช้แสงเลเซอร์เจาะกาล-อวกาศให้เป็นรูแล้ว จะมีอนุภาคหลุดออกมาจากมิติอื่นหรือไม่

ตามที่วางแผนไว้ นักฟิสิกส์จะยิงแสงเลเซอร์ระดับ 200 petawatt (ประมาณ 15,000 เท่าของการบริโภคพลังงานไฟฟ้าของมนุษย์โลกในปัจจุบัน) ไปยังจุดสุญญากาศเล็กๆ เป็นระยะเวลาประมาณ 1 ส่วนล้านล้านวินาที เพื่อเผากาล-อวกาศให้เป็นรู

การทดลองยิงนิวตริโนที่ได้ความเร็วเหนือแสงสร้างข้อถกเถียงมากมายในวงการฟิสิกส์ จนตอนนี้ทาง CERN ก็เตรียมออกแบบการทดลองใหม่แล้วทดลองซ้ำอีกครั้งเพื่อหาข้อสรุปที่อย่างน้อยก็น่าจะมีข้อสงสัยน้อยลง

การทดลองครั้งแรกนั้นใช้การยิงลำแสงนิวตริโนเป็นเวลา 10 ไมโครวินาที แล้ววัดช่วงเวลาที่ลำแสงไปถึงปลายทางที่อิตาลีในห้วงเวลาที่ปล่อยลำแสง การทดลองใหม่จะปล่อยลำแสงสั้นลงเหลือเพียง 1 ถึง 2 นาโนวินาทีเท่านั้น การวัดจะวัดเวลาที่ลำแสงแต่ละชุดไปถึง อย่างแม่นยำขึ้น

จนถึงตอนนี้มีรายงานทางวิชาการมากกว่า 80 ฉบับเกี่ยวกับการยิงนิวตริโนได้เร็วกว่าแสง โดยส่วนมากเป็นการเสนอวิธีการทดลองที่เชื่อถือได้มากกว่าเดิม และรายงานบางส่วนอ้างว่าพบข้อพกพร่องในการทดลอง

การทดลองที่ได้ผลที่ขัดต่อความรู้เดิมๆ เช่นนี้คงต้องการการตรวจสอบผลอีกหลายต่อหลายครั้งกว่าจะได้รับการยอมรับในวงการ รวมถึงใช้เวลาอีกหลายปีกว่าจะมีโมเดลใหม่ที่สามารถอธิบายปรากฎการณ์ได้อย่างเป็นระบบ ระหว่างนี้เราคงได้เห็นข่าวกลับไปกลับมากันอีกหลายรอบ ตอนนี้ทีมงานวิจัยด้านการเร่งความเร็วอนุภาคจากญี่ปุ่นและสหรัฐฯ ก็ประกาศเตรียมการทดลองของตัวเองเพื่อตรวจสอบผลแล้ว ดังนั้นเราจะได้เห็นรายงานทางวิชาการอีกเป็นกระบุงในเร็วๆ นี้แน่นอน

ที่มา - BBC

หากใครเคยคิดว่าตอนฝนตก ยุงจะบินมากัดคนไม่ได้ ต้องเปลี่ยนความคิดแล้ว และถ้าหากคิดว่ายุงบินซอกแซกหลบเม็ดฝนได้ ก็คิดผิดเหมือนกัน

ทีมวิจัยที่นำโดย David Hu วิศวกรแห่ง Georgia Institute of Technology สงสัยว่ายุงจะสามารถบินผ่านสายฝนได้หรือไม่ เขาจึงได้ทำการทดลองจับยุงมาใส่ในกล่องอะครีลิคใส จากนั้นก็หยดน้ำผ่านตาข่ายด้านบนลงไปบนตัวยุงที่กำลังบินอยู่ เพื่อจำลองสภาพการณ์ที่ยุงต้องบินฝ่าสายผน

เป็นที่น่าแปลกใจว่ายุงไม่ได้แสดงความสนใจที่จะหลบหยดน้ำเลยแม้ว่าหยดน้ำจะชนตัวมันอย่างจังๆ ก็ตาม พอหยดน้ำชนตัวมัน ยุงก็สูญเสียการทรงตัวเล็กน้อย สักพักก็ปรับคืนสมดุลได้และบินต่อเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น ทั้งที่หยดน้ำบางหยดมีน้ำหนักมากกว่ายุงถึง 50 เท่า

นักวิจัยทำการศึกษาต่อไปโดยเอาเม็ดโฟมมาแทนตัวยุง จากนั้นก็หยดน้ำเข้าชนเหมือนเดิม ผลจากการคำนวณสรุปได้ว่า ในการชนแต่ละครั้ง โมเมนตัมของหยดน้ำถูกถ่ายทอดไปที่ตัวยุงเพียงเล็กน้อย โดยเฉลี่ยเม็ดฝนสูญเสียความเร็วไปเพียง 1-17% ต่อการชนยุงหนึ่งตัวขึ้นอยู่กับมุมที่ชน

ดาวน์โหลดวิดีโอการทดลองได้จาก arXiv.org มีทั้งแบบความละเอียดสูงและต่ำ

สาเหตุที่ยุงรับโมเมนตัมจากเม็ดฝนที่ตกกระทบเพียงเล็กน้อยมาจากคุณสมบัติสองข้อ ข้อแรกคือปีกของมันที่สามารถกันน้ำได้ และข้อสองคือขนาดของมันเล็กเกินกว่าที่จะทำให้เม็ดฝนแตกกระจาย เม็ดฝนที่ตกมาชนยุงจึงวิ่งซวบผ่านตัวมันไป โมเมนตัมของเม็ดฝนจึงไม่เปลี่ยนไปมากนัก

อย่างไรก็ตาม การบินฝ่าสายฝนก็ไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับยุง ในการชน 1 ไมโครวินาที ยุงจะโดนกระทำด้วยความเร่งถึง 30-300 g (g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ผิวโลก มีค่าประมาณ 9.8 เมตรต่อวินาที² มนุษย์เจอความเร่งประมาณ 25 g ก็ลูกตาถลนแล้ว)

ความรู้นี้อาจเป็นประโยชน์ต่อการออกแบบหุ่นยนต์บินสอดแนมขนาดจิ๋วในอนาคตให้สามารถปฏิบัติการได้ในทุกสภาพอากาศ

ที่มา - New Scientist