ความเชื่อสั่นคลอน! นักวิทยาศาสตร์พบอนุภาคที่เดินทางได้เร็วกว่าแสง

By: neizod
Writer
on Fri, 23/09/2011 - 11:15

เท้าความก่อนว่า ในปี 1905 นั้น ไอน์สไตน์ได้เขียนทฤษฎีสัมพัทธภาพอันโด่งดังขึ้นมา โดยใจความหนึ่งของทฤษฎีได้กล่าวไว้ว่า อัตราเร็วของแสงเป็นอัตราเร็วสูงสุด ไม่มีสิ่งใดสามารถเดินทางได้เร็วกว่านี้อีกแล้ว ซึ่งนี่ถือแนวคิดสำคัญที่ทำให้เกิดการวางรากฐานฟิสิกส์ยุคใหม่ จนเกิดทฤษฎีต่างๆ ออกมามากมายเช่น ทฤษฎีควอนตัม ทฤษฎีสตริง ไปจนถึงทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

แต่แล้วเมื่อวานนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ CERN ที่กรุงเจนีวาก็ได้ออกมาประกาศว่า มีการตรวจพบอนุภาคอะตอมย่อย (subatomic particle: อนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม เช่น ควาร์ก อิเล็กตรอน นิวตริโน โบซอน) ที่เดินทางได้เร็วกว่าแสง โดยสังเกตจากนิวตริโนที่ถูกยิงออกจากเครื่องเร่งอนุภาคใกล้กรุงเจนิวา ได้เดินทางไปถึงห้องทดลองในอิตาลีที่ห่างออกไป 730 กิโลเมตร โดยใช้เวลาที่น้อยกว่าแสงอยู่ 60 นาโนวินาที จากที่แสงควรจะทำได้ในเวลา 2.4 มิลลิวินาที

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่กรุงเจนีวากำลังขอให้มีการทดลองซ้ำจากสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเพื่อพิสูจน์ความถูกต้อง ถ้าการทดลองนี้ได้รับการยืนยันจริง งานนี้คงได้เขียนตำราใหม่หมดยกเล่มแน่ๆ

ทีมา: Reuters, The Telegraph, Daily Mail, Universe Today

42 Comments

moondrop's picture

ถ้าจริง มันเป็นการค้นพบที่สุดยอดที่สุดในรอบ 100 ปีเลยนะ

PaPaSEK's picture

นึกว่าจะไม่มีใครเขียนเรื่องนี้ซะแล้ว อ่านภาคภาษาอังกฤษจากผู้พิทักษ์แล้วงงมาก TwT

ขอบคุณครับ

tekkasit's picture

ที่อ่านจาก reuters คือพบว่า นิวตริโนเดินทางเร็วกว่าความเร็วแสงที่ใช้กันอยู่ จากที่ควรจะใช้ 2.4ms กลับวัดได้จริงเร็วกว่านั้น 60ns

ที่สำคัญคือ แล็บวัดกันมาแล้วหลายครั้ง ก็เร็วกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (2.5% เลยนะนั่น) เลยประกาศผลการค้นพบให้แล็บอื่นๆลองวัดเพื่อยืนยันการค้นพบ

ถ้าจริง นักวิทยาศาสตร์ก็มีงานทำเพิ่มกันอีกอย่าง ในการหาโมเดลอธิบายตรงนี้ให้ได้ หรือว่ามิติอวกาศหดตัว?!?

TOTEETIME's picture

มีท่านใดพอจะใจดีบอกได้บ้างไหมครับว่าถ้าพิสูจน์แล้วปรากฏว่ามีอนุภาคที่เดินทางเร็วกว่าแสงจริงๆ แล้วจะทำให้ทฤษฏีไหนบ้างที่ต้องล้มไป

terminus's picture

ก็ไม่มากหรอกครับ แค่เริ่มจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ จากนั้นก็ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป จากนั้นก็ทฤษฎีที่อิงจากนี้ซึ่งก็เกือบทั้งหมดของทฤษฎีฟิสิกส์ยุคใหม่ครับ

terminus's picture

ขอแก้หน่อยนะครับ ต่อให้ข้อมูลนี้ยืนยันว่าจริง เราก็ยังห่างไกลจากการเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกล้มล้างครับ นิวตริโนอาจจะวิ่งเข้าทางลัดอีกมิติหนึ่ง หรือ นิวตริโนบางตัวอาจเป็น tachyon ก็ได้

ถ้าอยากลุ้นตอนนี้ อย่างมากสุดก็คงแค่การเพิ่มส่วนขยายหรือดัดแปลงทฤษฎีสัมพัทธภาพบางจุด (นึกเทียบว่าออก patch เสริมอะครับ)

แต่ถ้านี่เป็นนักชีววิทยานะ เรื่องจะจบง่ายกว่านี้มากครับ ไม่ต้องทำอะไรเลย ประกาศให้เป็น "ข้อยกเว้น" ก็จบเรื่อง ไม่เชื่อไปดูพวกกฏของชีววิทยาครับ มีข้อยกเว้นเกือบทุกอัน แต่ถ้าโชคดีคิดออก ก็ออกส่วนขยายเพิ่มเหมือนกัน

PaPaSEK's picture

ชอบที่คุณ terminus อธิบายนะครับ

อธิบายได้เข้าใจง่ายดี

HMage's picture

สงสัยมานานแล้วว่า ทำไมไอน์สไตน์ถึงใช้ความเร็วแสงเป็นจุดอ้างอิง ไม่ใช้เวลา

neizod's picture

เพราะตามทฤฎีของไอน์สไตน์ อัตราเร็วของแสงเป็นสิ่งสัมบูรณ์ครับ -- คือ ผู้สังเกตไม่ว่าจะอยู่ที่ไหน เคลื่อที่ด้วยความเร็วเท่าไหร่ ก็จะวัดได้ว่าแสงเดินทางได้เร็วเป็นค่าๆ หนึ่ง เท่ากันเสมอ

เค้าเลยใช้อัตราเร็วแสง เป็นจุดเริ่มต้นของการนิยามสิ่งต่างๆ ทั้งหมดครับ
(ซึ่งก่อนหน้ายุคไอน์สไตน์คือยุคนิวตัน ตอนนั้นใช้เวลาเป็นจุดอ้างอิงครับ)

terminus's picture

ไอน์สไตน์ถือว่าเวลาเป็นอีกมิติหนึ่งไม่ต่างจากแกน x,y,z ของ space เวลาจึงกลายเป็นสิ่งสัมพัทธ์ ดังนั้นเวลาของผู้สังเกตแต่ละคน (ถ้าให้ถูกต้องจริงๆ ต้องเรียกว่า "แต่ละกรอบอ้างอิง") จึงไม่เท่ากัน

HMage's picture

เข้าใจละตามชื่อ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ นี่เอง ขอบคุณครับ neizod, terminus
* แต่ก็ไม่เข้าใจอยู่ดีว่าใช้อัตราเร็วแสงเป็นจุดอ้างอิงแล้วทำไมต้องบอกว่ามันเร็วที่สุดทั้งๆ ที่ก็รู้ว่ามันไม่ได้เร็วขนาด Δt = 0

terminus's picture

ตอนนี้มีคน (ในที่นี้เรานับนักฟิสิกส์เป็นคน) ตั้งข้อสงสัยไว้หลักๆ 3 อย่าง

  1. ข้อมูลของ OPERA (ทีมของ CERN ในข่าวนี้) คลาดเคลื่อน เป็นแค่การแกว่งทางสถิติ -- อันนี้ไม่น่าจะเป็นไปได้ที่สุด เพราะ OPERA ระบุว่าข้อมูลของตัวเองมีระดับความเชื่อมั่นที่ 6 sigma เลย (ขั้นต่ำที่นักฟิสิกส์พวกนี้ยอมรับคือ 5 sigma) paper

  2. ความผิดพลาดของเครื่องมือ -- อันนี้ก็ไม่น่าเป็นไปได้ เพราะเครื่องมือที่ใช้วัดรอบนี้ละเอียดมาก OPERA ก็ยืนยันว่าตรวจเช็คเครื่องรอบคอบดีแล้ว

  3. นิวตริโนหลุดเข้าไปในมิติอื่นแล้วไปโผล่ที่เครื่องตรวจวัดที่อิตาลี ระยะทางที่นิวตริโนเดินทางจริงๆ สั้นกว่าที่ต้องใช้ในกาล-อวกาศของเรา -- อันนี้ฟังดูแถๆ แต่เป็นไปได้มากที่สุด (อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี)

http://www.nature.com/news/2011/110922/full/news.2011.554.html

สองอันแรกตรวจสอบได้ไม่ยาก อาจจะยืนยันกับการทดลองที่อื่น น่าจะใช้เวลาประมาณ 1 ปีกว่าๆ ถึงจะรู้ผล

แต่อันที่สามนี่อิงกับพวกทฤษฎีสตริง (และทฤษฎีอื่นๆ ที่อ้างว่ามีมิติเกิน 4) จะให้พิสูจน์คงยาก เพราะต้องพิสูจน์ก่อนว่ามิติอื่นๆ ของทฤษฎีสตริงมีจริงหรือเปล่า? แล้วนิวตริโนเดินทางยังไงในมิติอื่น? มิตินั้นความเร็วแสงเป็นเท่าไร? ฯลฯ?

neizod's picture

รู้สึกว่าคราวนี้ค่าคาดเคลื่อนสูงสุดอยู่ที่ 10 นาโนวินาทีนะครับ

terminus's picture

ใน paper ที่ arXiv บอกว่า ความแตกต่างของเวลาที่แสงกับนิวตริโนใช้ (δt)

โดยรวม δt = (60.3 ± 13.1 (stat.) ± 7.4 (sys.)) ns

แล้วเค้าก็แยกออกมาเป็นกลุ่มตัวอย่างที่มีพลังงานสูงกับต่ำ

กลุ่มต่ำ δt = (53.1 ± 18.8 (stat.).) ± 7.4 (sys.)) ns

กลุ่มสูง δt = (67.1 ± 18.2 (stat.).) ± 7.4 (sys.)) ns

ถ้าดูจากตัวเลขนี้แปลว่านิวตริโนในกลุ่มพลังงานสูงเดินทางเร็วกว่าโดยเฉลี่ย ซึ่งก็พอจะเข้าเค้ากับข้อสงสัยอันที่ 3 เพราะนิวตริโนพลังงานสูงก็มีโอกาสเข้าสู่มิติอื่นได้มากกว่า

ถ้าคำอธิบายเป็นไปตามข้อ 3 ได้นี่นักฟิสิกส์คงสบายใจสุดแล้วแหละ (อันนี้สมมติว่าตัวเลขนี้ยืนยันแล้วนะ) เพราะแทบไม่ต้องเปลี่ยนอะไรเลย เก็บกระเป๋ากลับบ้านไปนั่งคิดเรื่องมิติ g-string เอ๊ย sting theory กันต่อ

neizod's picture

ถ้าอธิบายแบบข้อ 3 ได้ ก็นับเป็นก้าวกระโดดก้าวใหญ่ของมนุษยชาติเลยครับ เพราะเราสามารถพิสูจน์ยืนยันได้ว่า มีประตูมิติที่ช่วยย่นระยะทางของอนุภาคจริง

คิดถึง Star Trek ^^

hisoft's picture

ผมกลับมาข่าวนี้เพราะคิดว่ามันอาจจะทะลุเวลาทะลุมิติแบบข้อสามนี่แหละครับ ถ้าจริงนะ โอ้ว

The Phantom Thief

terminus's picture

เพิมเติมนะครับ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังหาอยู่ว่าทีม OPERA ทำอะไรพลาดตรงไหน หรือพูดง่ายๆ คือ นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ยังไม่เชื่อว่า neutrino จะเร็วกว่าแสงได้จริง

  1. พิกัดที่ใช้วัดตำแหน่ง เนื่องจากตัวตรวจวัดในอิตาลีอยู่ลึกลงไปตั้ง 1.4 กม. พิกัดอาจคลาดเคลื่อนไปบ้าง แต่ตรงนี้ OPERA ยืนยันว่าคลาดเคลื่อนไม่เกิน 20 ซม. (การวัดพิกัดนี่ถึงขั้นปิดถนนเป็น 10 กม. ปักเสา GPS กันเลยทีเดียว) New Scientist

  2. การคำนวณชดเชยค่าความเร็วแสงในบรรยากาศโลก ความจริงนิวตริโนอาจวิ่งด้วยความเร็วของมันปรกติซึ่งน้อยกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ แต่แสงวิ่งช้าลงไปนิดหน่อยตอนผ่านบรรยากาศโลก ทีม OPERA คำนวณชดเชยตรงนี้ด้วย แต่บางคนก็สงสัยว่าตรงนี้แหละที่ OPERA ทำพลาด คือชดเชยน้อยไป Live Science

  3. ตรงจุดที่ CERN ปล่อยนิวตริโนไม่มีเครื่องตรวจับนิวตริโนอยู่ ทีม OPERA ใช้วิธีคำนวณเวลาออกจากนิวตริโนจากเวลาของการชนกันของอนุภาค (แหล่งกำเนิดนิวตริโน) อีกที เป็นไปได้ว่านิวตริโนวิ่งออกจาก CERN ก่อนเวลาที่ OPERA ใช้ในการคำนวณหาความเร็ว (เผื่อใครสงสัย นาฬิกาที่ OPERA ใช้ได้ทำการโยงเข้ากับนาฬิกาซีเซียมซึ่งคลาดเคลื่อนอย่างมากก็ 1 วินาทีในเวลา 30 ล้านปี) New Scientist

terminus's picture

แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่านิวตริโนอาจเดินทางได้เร็วกว่าแสงจริง มีการยกงานเมื่อปี 1985 มาอ้างว่า "นิวตริโนที่มีพลังงานสูงพอ" อาจจะคือ tachyon อนุภาคลึกลับในจินตนาการของนักฟิสิกส์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสง Discovery News

แต่คนที่ไม่เชื่อก็อ้างว่าถ้านิวตริโนเดินทางเร็วกว่าแสงด้วยอัตราเร็วที่ OPERA คำนวณได้ นิวตริโนที่เกิดจาก supernova 1987a จะต้องถึงโลกก่อนแสง 4.14 ปี ซึ่งในความจริง นิวตริโนในครั้งนั้นมาถึงโลกก่อนแสงเพียงประมาณ 3 ชม. (นี่ก็ไม่ได้แปลว่านิวตริโนเร็วกว่าแสงนะครับ แต่เพราะแสงต้องเสียเวลากว่าจะวิ่งผ่านเศษกระจุกจากการระเบิด supernova ส่วนนิวตริโนวิ่งแบบไม่สนใจใครอยู่แล้วตามสันดาน) Scientific American

hisoft's picture

ถ้าแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ความเร็วแสงจะเปลี่ยนไปหรือไม่ครับ? อย่างยิงปืนบนเครื่องบินเจ็ท ถ้ายิงไปด้านหน้าความเร็วลูกกระสุนก็เพิ่ม ยิงด้านหลังความเร็วกระสุนก็ลด (แต่กรณีนี้แรงปฏิกิริยาจากการยิงจะตกไปอยู่ที่ตัวเครื่องบิน)

The Phantom Thief

neizod's picture

เรื่องตลกในโมเดลสัมพัทธภาพของไอนสไตน์คือ ต่อให้เป็นอนุภาคที่วิ่งได้เร็วเกือบเท่าความเร็วแสง ถ้ามันส่องแสงออกไปข้างหน้าตัวมันเอง มันจะวัดได้ว่าแสงนั้นเดินทางด้วยความเร็วค่าหนึ่ง เท่ากับที่เราวัดได้ครับ

hisoft's picture

ที่ว่าวัดได้เท่ากับที่เราวัดได้นี้หมายถึงวัดแสงที่ส่องออกมาเทียบกับอนุภาค หรือเทียบกับจุดที่ (สมมติว่า) อยู่เฉย ๆ ครับ?

The Phantom Thief

neizod's picture

อ่า ผมอาจใช้คำกำกวมไป ผมหมายถึงตัวอนุภาคอะครับ ถ้ามันวัดความเร็วของแสงมันจะเห็นว่าแสงเดินทางไปข้างหน้ามันด้วยความเร็วหนึ่งเสมอ

ซึ่งค่าๆ นี้เนี่ย จะเท่ากับตอนที่เราอยู่เฉยๆ/เดินเล่น/ขึ้นเครื่องบิน แล้ววัดความเร็วแสงครับ

nat3738's picture

ไม่ว่าวีดเทียบกับอะไร จะได้เป็นค่าๆ หนึ่งที่เท่ากันเสมอครับ เพราะตามโมเดลของไอสไตน์บอกว่า เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ใกล้ความเร็วแสงมาก เวลาของอนุภาคนั้นจะช้าลง ทำให้ในมุมมองของอนุภาคนั้น แสงยังเดินทางไปด้วยความเร็วเท่าเดิม

Qubit's picture

ผมว่าพระเจ้าทรงประสงค์ให้เป็นอย่างนั้นหรือไม่พระองค์ก็ทรงแกล้งมนุษย์ผู้โง่เขลาเล่นๆเพื่อพิสูจน์ศรัทธาของมนุษย์มากกว่าครับ และเป็นการบอกว่ามนุษย์ไม่ควรท้าทายต่ออำนาจอันยิ่งใหญ่ของพระองค์

HMage's picture

การกระทำอะไรเรียกว่าศรัทธา? อะไรถึงเรียกว่าท้าทาย? รบกวนตอบด้วยครับ

ผมเชื่อว่าความศรัทธานั้นยิ่งใหญ่ และไม่ใช่แค่การเชื่อและทำตามๆ กันมา เพราะฉะนั้นมันต้องมีเหตุผลในตัวเอง ซึ่งผมยังไม่เข้าใจในคำว่าศรัทธาและการท้าทายที่คุณพูดถึง

PaPaSEK's picture

นึกอะไรไม่ออกก็เอาสิ่งที่จับต้องมองหาไม่ได้มาพูดแบบนี้ไม่ดีนะครับ

neizod's picture

ทำไมพระเจ้าต้องพิสูจน์ศรัทธามนุษย์ด้วยครับ?

HMage's picture

ตอนแรกกะจะถามแบบนี้เป๊ะๆ เหมือนกัน แต่พอจะเดาคำตอบได้เลยเปลี่ยนคำถามให้เจาะจงกว่านี้ดีกว่า

tekkasit's picture

ถ้าผมรู้ไปเสียทุกสิ่งในจักรวาล และเป็นผู้สร้างหรือรังสรรค์ทุกสิ่ง ภายใต้จักรวาลนี้ ไม่มีสิ่งใดในจักรวาลนี้ที่ผมไม่รู้ และมีอำนาจสามารถดลบันดาลสรรพสิ่งได้เช่นนั้นแล้ว

ผมคงไม่สนใจสิ่งใจ ศึกษาที่ผมประดิษฐ์/สรรค์สร้างขึ้นมา หรือมาทดสอบจิตใจ หรือศรัทธา กับสิ่งที่ผมประดิษฐ์ขึ้นเอง เป็นรายชิ้น (ที่มีอยู่ราว 7 พันล้านตัว) หรอกครับ เสียเวลา

เพราะผมรู้ไปหมดทุกอย่างแล้ว ผมสามารถล่วงรู้ได้ก่อนที่ผมจะประดิษฐ์หุ่นนั้นเสร็จด้วยซ้ำ

wichate's picture

คิดแบบนี้ก็ดีครับ เราจะได้ไม่ต้องไปอยากรู้ ในเรื่องที่ไม่ต้องรู้ก็ได้

ไม่ต้องไปเคร่งเครียด ในสิ่งที่เป็น อจินไตย

PaPaSEK's picture

จริงๆ แล้วเค้าพยายามทำให้ดราม่าน่ะครับ เพราะว่าข่าวก่อนๆ เค้าบอกว่า "ศาสนาพุทธดีที่สุดในโลก"

พอมาข่าวนี้กลับไปพูดถึงเรื่องพระเจ้าซะงั้น

terminus's picture

ปรบมือให้กับคุณ PaPaSek เลยครับ จับผิดได้ตรงเป้ามากๆ ผมรู้แล้วแหละว่าอีตา Qubit นี่เป็นใคร และโพสต์โดยมีจุดประสงค์อะไร

PaPaSEK's picture

พอดีว่าไล่อ่านข่าวเก่าๆ ครับ เจอตัวพอดีเลยจับไต๋ได้

แต่ผมยังไม่รู้ว่าใครนะ ... มีเฉลยมั้ย

Thaina's picture

ส่วนตัวแล้ว

ผมไม่เคยเห็นด้วยกับไอน์สไตน์นะ ว่าไม่มีอะไรเร็วกว่าแสง

ผมเชื่อว่าความเร็วสูงสุดที่ทำให้เวลาหยุดนิ่งได้จริงๆคือความเร็วอนันต์

เพียงแต่ ในระดับควอนตัม เราไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างของความเร็วที่มากกว่าแสงได้อีก
ประมาณ Planck's Lenght น่ะครับ มันไม่ใช่ 0 โดยสิ้นเชิง เพียงแต่เราไม่มีวิธีที่จะวัดได้อีกแล้ว

virusfowl's picture

อ่านข่าวนี้รู้เรื่องขึ้น(คำนึง) เพราะไปแตะๆ หนังสือ ที่อธิบายทฤษฎี "สตริง" มา3-4 บท แต่ก็รู้เรื่องขึ้นแค่นิดนึงจริงๆ นะเออ XD