| ผู้เขียน | อาจวรงค์ จันทมาศ www.facebook.com/ardwarong |
|---|
สารเคมีต่างๆ ที่เราเห็นทั่วไปในชีวิตทุกชนิดล้วนประกอบขึ้นมาจากอนุภาคโปรตอน, นิวตรอน และอิเล็กตรอน
โปรตอนกับนิวตรอนจะเกาะเป็นกลุ่มก้อนอยู่ตรงกลาง ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนที่โคจรอยู่รอบๆ
ธาตุแต่ละชนิดแตกต่างกันที่จำนวนโปรตอน เช่น ถ่านมีโปรตอน 6 ตัว ในขณะที่ทองคำมีโปรตอน 79 ตัว ส่วนตะกั่วมีโปรตอน 92 ตัว เป็นต้น
นักฟิสิกส์พบว่าอิเล็กตรอนนั้นเป็นอนุภาคมูลฐานที่ไม่มีองค์ประกอบภายใน แต่โปรตอนกับนิวตรอนประกอบขึ้นจากอนุภาคชื่อว่า ควาร์ก (Quark) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่านั้น โดยโปรตอนประกอบขึ้นจากควาร์ก 3 ตัว, นิวตรอนก็ประกอบขึ้นจากควาร์ก 3 ตัว แต่เป็นคนละแบบกับที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตอน
ความน่าสนใจคือ ควาร์ก 3 ตัวยึดกันด้วยแรงอะไร?
แรงดังกล่าวมีชื่อว่า แรงอย่างเข้ม (Strong Force) ซึ่งเป็น 1 ใน 4 แรงพื้นฐานที่สุดของเอกภพ ในช่วงนั้นแรงอย่างเข้มเพิ่งถูกค้นพบและมีการทดลองมากมายที่ศึกษาสมบัติของแรงชนิดใหม่นี้ ความน่าสนใจคือแรงอย่างเข้มนั้นมีธรรมชาติแปลกๆ ที่เรียกว่า asymptotic freedom ซึ่งถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เดวิด กรอส
ผลลัพธ์ของ asymptotic freedom ทำให้ควาร์กที่อยู่ใกล้กันมากๆ สามารถเคลื่อนไหวไปมาได้อย่างอิสระ แต่หากเราพยายามดึงควาร์กที่อยู่ใกล้กันให้ห่างกันมากขึ้น พลังงานระหว่างควาร์กจะเพิ่มขึ้นจนเมื่อถึงจุดหนึ่งพลังงานที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เกิดควาร์กขึ้นมาเกาะกลุ่มกัน
ดังนั้น ควาร์กจึงไม่ปรากฏเป็นอนุภาคเดี่ยวๆ ในธรรมชาติเลย
การค้นพบ asymptotic freedom เป็นปรากฏการณ์สำคัญที่นำไปสู่ความเข้าใจธรรมชาติของแรงชนิดเข้มอย่างลึกซึ้งจนเกิดเป็นแขนงวิชาที่เรียกว่า quantum chromodynamics ที่ใช้อธิบายแรงอย่างเข้มขึ้น
“เดวิด กรอส” หนึ่งในผู้ค้นพบทฤษฎีที่ใช้อธิบาย asymptotic freedom จึงได้รับรางวัลโนเบลในปี 2004
นอกจากนี้ เดวิด กรอส ยังเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกทฤษฎีสตริงแบบเฮเทอโรติก (Heterotic string theory)
ทฤษฎีสตริงนั้นมองว่า อนุภาคมูลฐานทุกอนุภาคในเอกภพเกิดจากการสั่นของสตริงซึ่งเป็นสิ่งที่พื้นฐานที่สุดในเอกภพ
พูดง่ายๆ ว่า สตริงเป็นสิ่งที่สั่นด้วยความถี่ต่างๆ กันจนเกิดเป็นอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นเอกภพของเรา! ซึ่งทฤษฎีสตริงในแบบของเดวิด กรอส เสนอว่า เอกภพมีสตริงที่ต่อกันเป็นวงปิด (close string) เหมือนยางรัดของสั่นไหวไปมาจนเกิดเป็นอนุภาคต่างๆ อยู่
แม้ปัจจุบันยังไม่มีการทดลองยืนยันว่าสตริงดังกล่าวมีอยู่จริง แต่นักฟิสิกส์จำนวนมากเชื่อว่าทฤษฎีนี้เรียบง่ายและสวยงาม เพราะทุกสรรพสิ่งล้วนเกิดจากการสั่นไหวของสตริง มันจึงอาจเป็นทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายแรงพื้นฐานทุกแรงในเอกภพได้
ทว่า นักฟิสิกส์อีกจำนวนมากก็ตั้งคำถามต่อทฤษฎีสตริงและมุ่งหน้าพัฒนาทฤษฎีอื่นๆ ในแนวทางที่แตกต่างออกไป
สุดท้ายทฤษฎีสตริงมีความถูกต้องหรือไม่…เวลาเท่านั้นที่จะบอกเราได้
