ย้อนเวลาสู่การกำเนิดเอกภพ

---

เมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2543 นักฟิสิกส์ที่ ห้องปฏิบัตการฟิสิกส์อนุภาคแห่งสหภาพยุโรป หรือ
European Laboratory for Particle Physics (CERN) ได้ประกาศการยืนยัน การค้นพบสถานะใหม่ของสสารที่เรียกว่า ควาร์ก-กลูออนพลาสม่า (Quark-gluon plasma)

ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเอกภพของเรานั้นเริ่มต้นจากการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่า Big Bang
จากการคำนวนนักฟิสิกส์ได้ทำนายว่า ที่เวลาประมาณหนึ่งในล้านวินาที หลังจากเกิด Big Bang จักรวาลของเราจะยังอยู่ในสภาพที่ร้อนสสารต่างๆยังมีพลังงานสูงมาก จนยังไม่สามารถที่จะรวมตัวกันเป็นอะตอม หรือแม้แต่อนุภาคเช่นโปรตอนได้ แต่จะอยู่ในรูปของสถานะที่เรียกว่า ควาร์ก-กลูออนพลาสม่า

ควาร์กคือหนึ่งในอนุภาคพื้นฐานที่สุดซึ่งประกอบขึ้นเป็นวัตถุต่างๆ อนุภาคเช่นโปรตอนนั้น เกิดจากการรวมตัวกันของควาร์กสามตัว โดยมี อนุภาคกาวหรือ "กลูออน" (Gluon) ที่ทำหน้าที่เป็นกาว
ยึดควาร์กทั้งหมดให้ติดกันโดยอาศัยแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม (Strong interaction)

เราจะไม่พบคว๊ากซ์อิสระตามธรรมชาติการทดลองเพื่อทดสอบการมีอยู่ของควาร์กนั้นทำในห้องแล็ป โดยการเร่งอนุภาคเช่นอิเล็กตรอนให้ชนกับโปรตรอนหรือนิวเคลียสของธาตุอื่นๆที่พลังงานสูงมากๆ ซึ่งจะสามารถแยกควาร์กให้ออกมาจากโปรตอนในช่วงเวลาสั้นๆ และอัตรกริยานิวเคลียร์แบบเข้ม จะทำให้ควาร์กรวมตัวกันเกิดเป็นธาตุชนิดอื่นๆ ซึ่งสามารถตรวจวัดได้


ในอีกสาขาหนึ่งของฟิสิกส์คือวิชาจักรวาลวิทยา (Cosmology) ซึ่งศึกษาธรรมชาติของเอกภพ นักฟิสิกส์พยายามที่จะอธิบายการกำเนิดของเอกภพ โดยอาศัยทฤษฎีที่เรียกว่าทฤษฎีบิกแบง (Big Bang)
นักฟิสิกส์เชื่อว่าเอกภพนั้นมีจุดเริ่มต้นจากการระเบิดครั้งใหญ่ โดยที่หลังจากการระเบิดที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 15พันล้านปีที่แล้ว
เอกภพได้ขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ และได้กำเนิดเป็นทุกสิ่งทุกอย่างที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบัน
หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงที่สำคัญคือการค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ที่เรียกกันว่า Cosmic Microwave Background Radiation (CBR) ที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อเอกภพเย็นตัวลงหลังจากเกิดบิกแบงแล้วประมาณ 1แสนปี ซึ่งอิเล็กตรอนอิสระถูกโปรตรอนดูดเข้ามาให้โคจร ซึ่งจะปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา อย่างไรก็ตามช่วงเวลาก่อนหน้าการเกิดคลื่น CBR นั้นไม่สามารถที่จะตรวจวัดได้โดยวิธิทางดาราศาสตร์ เนื่องจากไม่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆสามารถที่จะให้ตรวจสอบได้

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสสารต่างในเอกภพที่อยู่ก่อนหน้านั้นไม่ได้ประกอบด้วยอะตอม แต่เป็นอนุภาคต่างๆวิ่งกันอยู่อย่างอิสระ ยิ่งย้อนเวลากลับไปใกล้บิกแบงเท่าไหร่ อนุภาคต่างๆก็ยิ่งวิ่งเป็นอิสระมากขึ้น ซึ่งเป็นที่คาดกันว่าในช่วงเวลา 4 pico-second หรือ 4 ในพันล้านของวินาทีหลังจากบิกแบงนั้น เอกภพจะมีพลังงานสูงมากควาร์กจะมีพลังงานสูงพอ ที่จะหลุดออกมาจากโปรตรอน และล่องลอยเป็นอิสระ เกิดเป็น
สถานะที่เรียกว่าควาร์ก-กลูออนพลาสม่า ซึ่งคาดว่าจะมีอุณหภูมิสูงประมาณ 100000เท่า ของอุณหภูมิที่ใจกลางดวงอาทิตย์ หรือหนึ่งแสนล้านองศาเซลเซียส

เมื่อเอกภพเย็นตัวลงในอีกสี้ววินาทีให้หลัง ที่เวลาประมาณหนึ่งในล้านวินาทีหลังจากบิกแบง อุณหภูมิของเอกภพจะต่ำลงพอที่จะให้ควาร์กรวมตัวกัน กลายเป็นโปรตอน นิวตรอนและอนุภาคอื่นๆ ซึ่งประกอบเป็นสสารต่างๆ ที่เราเห็นในปัจจุบัน

เนื่องจากสถานะดังกล่าวไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพปกติตามธรรมชาติ จึงเป็นที่น่าสงสัยความถูกต้องของทฤษฎีบิกแบง
การค้นพบสถานะควาร์ก-กลูออนพลาสมาในครั้งนี้จึงเป็นการยืนยันว่า
ควาร์กสามารถแยกออกจากโปรตรอนได้ที่อุณหภูมิสูงมากพอ และทำให้ทฤษฎีบิกแบงน่าเชื่อถือมากขึ้น
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

หนุงหนิง This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it ()