เซปโตเวิร์ส: นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสัญญาณในระดับที่ 'เล็กที่สุด' เท่าที่เคยมีการค้นพบ เล็กกว่าอะตอม 100,000 ล้านเท่า

นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสัญญาณจากปรากฏการณ์ในระดับที่เล็กที่สุดในธรรมชาติเท่าที่เคยมีการสำรวจมา สัญญาณเหล่านี้เล็กกว่าอะตอมถึง 100,000 ล้านเท่า เป็นโลกที่เล็กจิ๋วเสียจนนักฟิสิกส์บางคนตั้งฉายาว่า "เซปโตเวิร์ส (zeptoverse)" หรือจักรวาลเซปโต

คณะวิจัยที่นำโดยเหล่านักวิทยาศาสตร์จากเคมบริดจ์พบเซปโตเวิร์สจากการทดลองผ่านเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ หรือ แอลเอชซี (Large Hadron Collider-LHC) ซึ่งตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการขององค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือเซิร์น (CERN) ซึ่งตั้งอยู่บนพรมแดนระหว่างสวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส พวกเขาทำการชนอะตอมเข้าด้วยกันเพื่อแยกอะตอมออกจากกันและค้นหาสิ่งที่อยู่ภายในอะตอมเหล่านั้น

ผลลัพธ์นี้มีความสำคัญเนื่องจากอาจช่วยให้นักวิจัยพัฒนาทฤษฎีกลไกการทำงานของจักรวาลที่ใหม่และมีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้นได้

เปิดโลกของ 'เซปโตเวิร์ส'

จักรวาลของเรามีสสารมืด (dark matter) เป็นส่วนประกอบสำคัญ แต่กระนั้นนักวิจัยก็ยังประสบความยากลำบากในการตรวจจับมัน

นักวิทยาศาสตร์รู้ว่ามันมีอยู่จริงเพราะแรงโน้มถ่วงของมันส่งผลต่อสสารทั่วไป แต่ในด้านอื่น ๆ มันกลับไม่สามารถถูกตรวจจับหรือมองเห็นได้เลย

ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงใช้วิธีทำให้อนุภาคชนกันด้วยพลังงานมหาศาล แล้วตรวจสอบเศษอนุภาคที่แตกกระจายออกมาหลังการชน เพื่อทำความเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้น

หนึ่งในเศษอนุภาคเหล่านั้นคืออนุภาคย่อยของอะตอม (sub-atomic particle) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าอะตอมเสียอีก มันถูกเรียกว่า "บิวตี้ควาร์ก" (Beauty quark)

อนุภาคย่อยชนิดนี้มีความไม่เสถียรและมีอายุอยู่เพียงประมาณ 1.5 ล้านล้านส่วนของวินาที ก่อนจะแตกตัวสลายกลายเป็นอนุภาคชนิดอื่น

แม้มันจะมีอายุอยู่เพียงชั่วเสี้ยววินาที แต่นักวิจัยก็สามารถตรวจจับปฏิสัมพันธ์ของมันกับอนุภาคขนาดเล็กอื่น ๆ ในระดับที่เล็กเพียงหนึ่งในพันล้านล้านล้านส่วนของหนึ่งเมตรได้

บางทฤษฎีชี้ว่า ในระดับที่เล็กขนาดนี้ อนุภาคมีความไวต่อสสารมืดมากกว่า และมันอาจส่งผลต่อปฏิสัมพันธ์และการสลายตัวของควาร์ก ดังนั้น การตรวจจับกิจกรรมในโลกขนาดจิ๋วนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจจับสสารมืดได้

ดร.แฮร์รี คลิฟฟ์ จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ หัวหน้าทีมวิเคราะห์ข้อมูล กล่าวกับบีบีซีนิวส์ว่า "เรากำลังเคาะประตูสู่โลกของเซปโตเวิร์สแล้ว"

เขากล่าวว่า การเคลื่อนไหวระดับอะตอมนี้ทำให้นักวิจัยได้เฝ้าสังเกตพฤติกรรมของอนุภาคใหม่ที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างใกล้ชิด

"สิ่งที่เราต้องการทำตอนนี้คือการเข้าไปสำรวจและค้นหาอนุภาคใหม่ ๆ ที่รออยู่ตรงนั้น และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น เราต้องการข้อมูลเพิ่มเติม" ดร.คลิฟฟ์ กล่าวเสริม

ทั้ง 28 ประเทศที่เข้าร่วมโครงการดังกล่าวนี้ตกลงกันว่าจะลงทุน 150 ล้านปอนด์ (ราว 6.7 พันล้านบาท) เพื่อพัฒนาเครื่องตรวจจับซึ่งอยู่ในเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ โดยการอัปเกรดครั้งนี้จะเพิ่มจำนวนเหตุการณ์การสลายตัวของอนุภาคที่สามารถตรวจจับได้ถึง 10 เท่า

"เครื่องตรวจจับที่ได้รับการพัฒนาจะทำให้เราสามารถสำรวจเข้าไปในเซปโตเวิร์สและดูว่ามีอะไรซ่อนอยู่" ดร.คลิฟฟ์ กล่าว

แต่เมื่อปีที่แล้ว หน่วยงานวิจัยและนวัตกรรมแห่งสหราชอาณาจักร (UK Research and Innovation - UKRI) ซึ่งเป็นหน่วยงานของรัฐบาลสหราชอาณาจักรที่รับผิดชอบด้านการจัดหาเงินทุนวิจัย ได้ประกาศว่าจะถอนเงินทุนส่วนของตนจากแผนการปรับปรุงที่ได้วางไว้

ต่อมาในช่วงฤดูร้อนนี้ หน่วยงานเดียวกันก็ได้ประกาศลดงบประมาณในโครงการฟิสิกส์อนุภาคและดาราศาสตร์อื่น ๆ อีกหลายโครงการ รวมถึงโครงการกล้องโทรทรรศน์เลิฟเวล (Lovell) อันโด่งดังของหอดูดาวจอดเรลล์ แบงก์ (Jodrell Bank) ด้วย

ศ.ทิม เกอร์ชอน ผู้นำด้านการประสานความร่วมมือระหว่างประเทศของหน่วยปฏิบัติการย่อย LHCb ของเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ กล่าวกับบีบีซีนิวส์ว่า แม้งานวิจัยนี้มีทีมนักวิทยาศาสตร์จากเคมบริดจ์เป็นแกนหลัก แต่การตัดงบประมาณก็ทำให้การมีส่วนร่วมของสหราชอาณาจักรในโครงการนี้ในอนาคตเริ่มไม่แน่นอน

เขากล่าวกับบีบีซีนิวส์ว่า "สหราชอาณาจักรมีความเสี่ยงที่จะไม่ได้มีส่วนร่วมและพลาดการค้นพบครั้งสำคัญ"

"แต่ผมคิดว่าผลกระทบระยะยาวที่ใหญ่ที่สุดมาจากการที่สหราชอาณาจักรจะไม่ได้รับประโยชน์จากการฝึกอบรมเยาวชน ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีค่าที่สุดของเรา"

หนึ่งในนักวิจัยรุ่นใหม่เหล่านั้นคือ ดร.แมรี ริชาร์ดสัน-สลิปเปอร์ ซึ่งอยู่ในทีมที่ค้นพบเซปโตเวิร์ส เธอกำลังพิจารณาอนาคตของตนเองใหม่เนื่องจากการลดงบประมาณด้านฟิสิกส์

ดร.ริชาร์ดสัน-สลิปเปอร์ กล่าวว่า "ฉันชอบอยู่ในสหราชอาณาจักร แต่ก็กำลังมองหางานในต่างประเทศ เพราะดูเหมือนว่าจะมีโอกาสมากกว่าในขณะนี้"

เธอกล่าวเสริมว่า นักวิจัยแบบเธอจำนวนมากที่ทำงานด้านฟิสิกส์พื้นฐานได้ย้ายออกจากสหราชอาณาจักรไปแล้ว

การตัดงบประมาณครั้งนี้เกิดขึ้นทั้งที่งบวิจัยและวิทยาศาสตร์โดยรวมของประเทศเพิ่มขึ้นสูงเป็นประวัติการณ์

ศาสตราจารย์ไบรอัน ค็อกซ์ พิธีกรรายการโทรทัศน์และนักวิจัยด้านอนุภาคจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของทีมวิจัยนี้ กล่าวว่า ผลการศึกษานี้ถือเป็น "ความก้าวหน้าที่สำคัญ"

แต่ไม่นานมานี้ เขาได้ออกมาวิจารณ์การตัดลดงบประมาณของสหราชอาณาจักรสำหรับโครงการของเซิร์น

ศ.ค็อกซ์กล่าวว่า "การถอนตัวจากการเป็นผู้นำด้านวิทยาศาสตร์ของสหราชอาณาจักรในขณะนี้ถือเป็นเรื่องที่ผิดปกติอย่างยิ่ง เพราะจะทำลายโครงการวิจัยในอนาคตและสร้างความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อชื่อเสียงระดับนานาชาติที่เราสร้างมาอย่างยากลำบาก"

UKRI แจ้งกับบีบีซีนิวส์ว่า พวกเขายังคงเป็นสมาชิกที่มีส่วนร่วมอย่างเต็มที่ของเซิร์นในฐานะผู้ให้ทุนรายใหญ่เป็นอันดับสอง โดยให้ทุนประมาณ 175 ล้านปอนด์ (ราว 7.8 พันล้านบาท) ต่อปี

โฆษกของ UKRI กล่าวว่า "เราได้ขอคำแนะนำจากผู้เชี่ยวชาญอิสระ และได้เดินหน้าการลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานใหม่ ๆ ที่น่าสนใจมากมาย ซึ่งรวมถึงโครงการด้านพลังงานสะอาด การถ่ายภาพทางการแพทย์ และมรดกทางวัฒนธรรม"

"อย่างไรก็ตาม เรามักต้องเผชิญกับสถานการณ์เดิมเสมอ นั่นคือมีข้อเสนอโครงการวิจัยที่น่าสนใจมากกว่างบประมาณที่มีอยู่จะสนับสนุนได้หมด"