เนื้อหาวันที่ : 2011-03-28 11:23:25 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 3053 views

CERN โครงการไขความลับของจักรวาล

วันนี้ เราจะพาท่านผู้อ่านทุกท่านมารู้จักกับห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ได้ชื่อว่ากำลังได้รับความสนใจมากที่สุดในช่วงระยะเวลาไม่กี่ปีมานี้ ทั้งในระดับโลก รวมถึงในประเทศไทย ห้องปฏิบัติการวิจัยนี้ก็คือ CERN

ดร.สมชาย ตันชรากรณ์
สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

วันนี้ เราจะพาท่านผู้อ่านทุกท่านมารู้จักกับห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ได้ชื่อว่ากำลังได้รับความสนใจมากที่สุดในช่วงระยะเวลาไม่กี่ปีมานี้ ทั้งในระดับโลก รวมถึงในประเทศไทย ห้องปฏิบัติการวิจัยนี้ก็คือ “CERN” มาจากคำภาษาฝรั่งเศสว่า “Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire” หรือภาษาอังกฤษว่า “European Organization for Nuclear Research” แต่ก็ยังคงคำว่า “CERN” ไว้

CERN คือห้องปฏิบัติการวิจัยทางด้านฟิสิกส์อนุภาคที่ใหญ่ที่สุด และทันสมัยที่สุดในโลก ตั้งอยู่บริเวณชายแดนระหว่างของประเทศสมาพันธรัฐสวิสและประเทศฝรั่งเศส โดยมีสำนักงานอยู่ที่เจนีวา เครื่องเร่งอนุภาคของ CERN นั้น เป็นเครื่องเร่งอนุภาคโปรตอน ที่ติดตั้งอยู่ใต้พื้นดินราว 100 เมตร ประกอบไปด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วนคือ เครื่องเร่งอนุภาคในแนวตรง (Linear Accelerator) ทำหน้าที่ผลิตอนุภาคโปรตอนและเร่งให้มีพลังงาน 50 MeV

ส่วนที่สองคือ เครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม จะมีด้วยกัน 2 วงคือ Proton Synchrotron (PS) สำหรับเร่งโปรตอนให้มีพลังงาน 25 GeV มีขนาดเส้นรอบวง 628 เมตร ประกอบด้วยแม่เหล็กเหนี่ยวนำ 277 ตัว และ Super Proton Synchrotron (SPS) มีเส้นรอบวงถึง 7 กิโลเมตร และใช้แม่เหล็กเหนี่ยวนำทั้งสิ้น 1317 ตัว สำหรับเร่งโปรตอนให้มีพลังงาน 450 GeV ส่วนสุดท้ายคือ Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยมีเส้นรอบวงถึง 27 กิโลเมตร สำหรับเร่งอนุภาคให้มีพลังงานในระดับ TeV (1012 eV) เพื่อศึกษาการชนกันของอนุภาคโปรตอน และค้นหาอนุภาคที่เรียกว่า Higgs Boston

โดยเมื่อวันที่ 30 มีนาคม 2553 CERN ประสบความสำเร็จในการบังคับให้ลำโปรตอน 2 ลำ ชนกันด้วยพลังงาน 3.5 TeV ของแต่ละลำ (พลังงานที่ชนกันคือ 7 TeV) ผลที่เกิดจากการชนกันจะถูกบันทึกด้วยหัววัดชนิดต่าง ๆ ที่มีความแตกต่างกันตามการทดลอง ข้อมูลที่ได้จากการทดลองจะถูกส่งไปทั่วโลกผ่านระบบ Grid Computer เพื่อทำการวิเคราะห์ และในอนาคตอันใกล้ CERN จะทำการเพิ่มพลังงานของโปรตอนให้เป็นสองเท่า


รูปที่ 1 แสดงตำแหน่งเครื่องเร่งอนุภาค CERN ที่อยู่ในเขตพรมแดนสมาพันธรัฐสวิส และฝรั่งเศส อยู่ลึกลงไป 100 เมตร


รูปที่ 2 แผนผังระบบเครื่องเร่งอนุภาค CERN

ประวัติย่อของ CERN
ความคิดในเรื่องการสร้างความร่วมมือทางด้านวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์เกิดขึ้นหลังจากสงครามโลกครั้งที่ 2 ยุติลง โดยกลุ่มนักฟิสิกส์อะตอมจากประเทศต่าง ๆ ในยุโรป และในปี พ.ศ.2492 (ค.ศ.1949) หลุยส์ เดอ บรอยล์ ได้เสนอโครงการสร้างห้องปฏิบัติการวิจัยแห่งยุโรปขึ้นครั้งแรกอย่างเป็นทางการ ในการประชุม The European Cultural Conference

และใน พ.ศ.2493 มีการผลักดันโครงการในการประชุมทั่วไปขององค์การยูเนสโกครั้งที่ 5 ในประเทศอิตาลี และในปีถัดมาที่ฝรั่งเศส จนกระทั่งมีการทำข้อตกลงของ 11 ประเทศในยุโรปเพื่อการตั้งคณะกรรมการขึ้น โดยมีชื่อว่า CERN และมีการประชุมครั้งแรกขึ้นในปี พ.ศ.2496 มีสมาชิกทั้งสิ้น 12 ประเทศ ได้แก่ เบลเยี่ยม เดนมาร์ก ฝรั่งเศส เยอรมนี กรีซ อิตาลี เนเธอร์แลนด์ นอร์เวย์ สวีเดน สมาพันธรัฐสวิส สหราชอาณาจักร และยูโกสลาเวีย โดยภายหลังในปี พ.ศ.2497 ได้เปลี่ยนจากคณะกรรมการ (Council) มาเป็นองค์การ (Organization) แต่ยังคงตัวย่อเดิมอยู่คือ CERN

ในปี พ.ศ.2500 ได้มีการสร้างเครื่องเร่งอนุภาค 600 MeV ที่เรียกว่า Synchrotroncyclotron (SC) ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคเครื่องแรกของ CERN เพื่อการทดลองทางด้านฟิสิกส์นิวเคลียร์และอนุภาค สองปีถัดมา พ.ศ.2502 Proton Synchrotron ได้เริ่มทำการเร่งโปรตอนเป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 24 พฤศจิกายน ด้วยพลังงาน 28 GeV ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการทดลองต่าง ๆ มากมาย ทั้งนี้ไม่เฉพาะอนุภาคโปรตอนเท่านั้นที่มีการศึกษาที่ CERN ยังมีอนุภาคอื่น ๆ ที่มีการศึกษาที่นี่ ในปี พ.ศ.2514 CERN ได้เริ่มเดินเครื่อง Proton-proton Collider เครื่องแรกของโลก ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มีการศึกษาการชนกันของอนุภาคโปรตอน

โดยที่ผ่านมาเป็นการยิงอนุภาคโปรตอนไปชนตัวอย่างที่อยู่กับที่ ในปี พ.ศ. 2516 มีการตรวจพบอนุภาคนิวตริโนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่อยู่ภายในนิวคลีออน (ชื่อเรียกรวม ๆ ของโปรตอนและนิวตรอน) ปี พ.ศ.2519 Super Proton Synchrotron (SPS) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 กิโลเมตร ถูกสร้างขึ้นสำหรับเร่งอนุภาคโปรตอนพลังงาน 300 GeV และ 450 GeV (ในปัจจุบัน) ทำให้มีการค้นพบ W และ Z-boson ซึ่งเป็นอนุภาคพาหะ (Carrier) ของแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน (Weak Nuclear Interaction) ในปี พ.ศ.2526

และปี พ.ศ.2532 Large Electron Positron (LEP) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 27 กิโลเมตร ได้ถูกสร้างขึ้น ในปี พ.ศ.2533 เกิดโครงการสร้าง Website แรกของโลก และในปี พ.ศ.2536 มีการพิสูจน์ถึงการไม่สมดุลระหว่าง Matter และ Antimatter สองปีถัดมา Antihydrogen ถูกสร้างขึ้นที่ CERN เป็นครั้งแรก จนกระทั่งปี พ.ศ.2543 เป็นปีแห่งการปิดฉาก LEP แต่เป็นจุดเริ่มต้นใหม่ของ CERN ด้วย Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งเริ่มเดินเครื่องในปี พ.ศ.2551 เพื่อการค้นหาคำตอบของคำถามแห่งมวลมนุษยชาติถึงที่มาของจักรวาล

รูปที่ 3 Computer Simulation ของการตรวจจับ Higgs Boson ในการทดลอง CMS (CERN)

ภารกิจ
ภารกิจที่สำคัญของ CERN คือ การเป็นศูนย์กลางความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ระหว่างประเทศยุโรป การพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาคและที่เกี่ยวข้อง และที่สำคัญคือ การหาคำตอบเกี่ยวกับที่มาของจักรวาล ถึงแม้ว่า CERN จะเกิดขึ้นมาจากความร่วมมือกันของกลุ่มประเทศในยุโรป แต่ปัจจุบัน CERN เองก็ได้ขยายความร่วมมือทางด้านวิทยาศาสตร์ไปยังประเทศต่าง ๆ ทั่วโลก รวมถึงประเทศไทย

อ้างอิง
1. http://www.cern.ch

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด