จีนเริ่มเดินเครื่อง “ห้องปฏิบัติการจูโน” มุ่งไขปริศนา “อนุภาคผี”
สำนักข่าวซินหัวรายงานจากเมืองกว่างโจว ประเทศจีน เมื่อวันที่ 27 ส.ค. ว่าหลังจากเติมวัสดุสารเรืองแสงเหลว (liquid scintillator) ปริมาณ 20,000 ตันเสร็จแล้ว จูโนซึ่งตั้งอยู่ใต้ดินลึก 700 เมตร ใกล้กับเมืองเจียงเหมิน ในมณฑลกวางตุ้ง ทางตอนใต้ของจีน ได้เริ่มลุยงานเก็บข้อมูลหลังจากเตรียมการและก่อสร้างมานานกว่า 1 ทศวรรษ
ข้อมูลเบื้องต้นที่ได้ระหว่างดำเนินการทดลองแสดงให้เห็นว่า ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักนั้นเป็นไปตามคาดหรือสูงกว่าที่ออกแบบไว้ ซึ่งความสำเร็จครั้งนี้ทำให้จูโนสามารถตอบโจทย์คำถามด้านฟิสิกส์อนุภาคที่สำคัญประการหนึ่งในทศวรรษนี้ได้ นั่นคือ การวัดลำดับมวลของนิวทริโน
หวังอี๋ฟาง โฆษกประจำห้องปฏิบัติการจูโนและนักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์พลังงานสูง สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน กล่าวว่า ความสำเร็จในการเติมวัสดุสารดังกล่าวในเครื่องตรวจจับและเริ่มเก็บข้อมูลถือเป็นหมุดหมายทางประวัติศาสตร์ และนับเป็นครั้งแรกที่มีการเปิดใช้เครื่องตรวจจับ ซึ่งมีขนาดและความแม่นยำระดับนี้สำหรับนิวทริโนโดยเฉพาะ จูโนจะช่วยให้นักวิจัยสามารถตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารและจักรวาลได้
นิวทริโนแทบจะไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารธรรมดา พวกมันสามารถเคลื่อนตัวทะลุผ่านร่างกาย อาคาร หรือแม้แต่โลกทั้งใบได้อย่างง่ายดายโดยไม่รู้สึกถึงการมีอยู่ของมัน จึงได้รับฉายาว่า “อนุภาคผี” (ghost particles) และด้วยลักษณะที่ยากจะตรวจจับได้ของนิวทริโน ทำให้มันเป็นอนุภาคพื้นฐานที่เข้าใจได้ยากที่สุด โดยต้องใช้เครื่องตรวจจับขนาดใหญ่เพื่อตรวจจับร่องรอยที่หาได้ยากยิ่ง
เมื่อนิวทริโนผ่านเข้าเครื่องตรวจจับแล้ว มีโอกาสอยู่เล็กน้อยที่นิวทริโนจะชนเข้ากับนิวเคลียสของไฮโดรเจน (hydrogen nuclei) ในของเหลว และกระตุ้นให้เกิดแสงแฟลชเลือนราง ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยหลอดทวีคูณแสงที่อยู่โดยรอบ จากนั้นจึงค่อยแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
จูโนตรวจจับแอนตินิวทริโน (antineutrinos) ที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไถซานและหยางเจียงที่ตั้งอยู่ห่างออกไป 53 กิโลเมตร และวัดสเปกตรัมพลังงานของโรงไฟฟ้าทั้งสองแห่งได้แม่นยำเป็นประวัติการณ์ โดยวิธีการวัดลำดับมวลนิวทริโนของจูโนนั้นแตกต่างจากวิธีการอื่น ๆ ตรงที่ไม่ขึ้นอยู่กับอิทธิพลของสสารภายในโลก และสามารถวัดลำดับมวลได้ชัดเจนโดยไม่สับสนกับค่าของตัวชี้วัดอื่น ๆ
ด้านแถลงการณ์ของสถาบันฟิสิกส์พลังงานสูงระบุว่าจูโนถูกออกแบบให้มีอายุการใช้งานทางวิทยาศาสตร์นานถึง 30 ปี โดยยังจะช่วยให้สามารถศึกษานิวทริโนจากดวงอาทิตย์ ซูเปอร์โนวา ชั้นบรรยากาศ และโลกได้อย่างล้ำสมัย และโครงการนี้จะเปิดโลกทัศน์ใหม่ให้กับการสำรวจฟิสิกส์ที่ยังไม่เป็นที่รู้จัก อาทิ การค้นหานิวทริโนหมัน (sterile neutrino) และการสลายตัวของโปรตอน (proton decay)
ทั้งนี้ ใจกลางของจูโนคือเครื่องตรวจจับวัสดุสารเรืองแสงเหลวที่มีมวลมหาศาลถึง 20,000 ตัน ติดตั้งอยู่ใจกลางสระน้ำลึก 44 เมตร โครงถักสเตนเลสสตีลขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 41.1 เมตรทำหน้าที่รองรับวัตถุทรงกลมอะคริลิกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 35.4 เมตร วัสดุสารเรืองแสงเหลว หลอดทวีคูณแสงกว่า 45,000 ชิ้น และส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น สายเคเบิล ขดลวดป้องกันแม่เหล็ก และแผ่นกั้นแสง
อนึ่ง จูโนดำเนินการโดยสถาบันฟิสิกส์พลังงานสูง และมีนักวิจัยมากกว่า 700 คนจากสถาบัน 74 แห่งใน 17 ประเทศและภูมิภาคเข้าร่วม.
ข้อมูล-ภาพ : XINHUA