JUNO เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโน ที่ตั้งอยู่ที่ในเมืองไคผิง มณฑลกวางตุ้ง ประเทศจีนเตรียมเริ่มบันทึกข้อมูลเพื่อค้นหาอนุภาคนิวทริโนที่หาได้ยากจนได้ชื่อว่าเป็น “อนุภาคผี”
JUNO หรือ เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโนใต้ดินเจียงเหมิน (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) ใกล้จะเริ่มบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคนิวทริโนที่ลอยอยู่รอบจักรวาล เครื่องตรวจจับนี้ตั้งอยู่ในเมืองไคผิง มณฑลกวางตุ้ง ใช้งบประมาณก่อสร้าง 300 ล้านดอลลาร์และใช้เวลาก่อสร้าง 9 ปี และในที่สุดก็กำลังเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของการก่อสร้าง
อนุภาคนิวทริโนคืออะไร?
นิวทริโน (Neutrino) หรือที่มักเรียกกันว่า “อนุภาคผี” เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีขนาดเล็กมาก มีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง และมีปฏิสัมพันธ์กับสสารอื่นน้อยมาก จนแทบจะทะลุผ่านทุกสิ่งทุกอย่างไปได้โดยไม่ทิ้งร่องรอย ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนและเทคนิคพิเศษในการตรวจจับมัน
ทำไมถึงเรียกว่า “อนุภาคผี”?
- มีมวลน้อยมาก: นิวทริโนมีมวลน้อยมากจนแทบจะไม่มีเลย ทำให้มันเคลื่อนที่ได้เร็วมากจนใกล้เคียงความเร็วแสง
- ปฏิสัมพันธ์น้อยมาก: นิวทริโนแทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับสสารอื่นเลย ทำให้มันสามารถทะลุผ่านวัตถุได้อย่างง่ายดาย ไม่ว่าจะเป็นร่างกายมนุษย์ โลก หรือแม้แต่ดาวฤกษ์
- มีจำนวนมาก: นิวทริโนมีอยู่ทั่วไปในจักรวาล มีการประมาณการว่ามีนิวทริโนจำนวนมหาศาลเคลื่อนที่ผ่านร่างกายของเราทุกวินาที
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเมื่อเกิด Big Bang และจักรวาลถือกำเนิดขึ้น นิวทริโนได้เกิดขึ้นมาด้วยและแผ่ออกไปอยู่ทั่วจักรวาล ต่อมาเมื่อจักรวาลเย็นลงนิวทริโนก็ยังเกิดได้อีกจากการเกิดซูเปอร์โนวา การชนกันของดาวนิวตรอน รวมทั้งจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส (Nuclear fusion) บนดวงอาทิตย์ รวมถึงการสลายให้อนุภาคบีตาของสารกัมมันตรังสีในธรรมชาติบนพื้นโลก ปรากฏการณ์เหล่านี้ล้วนเป็นแหล่งกำเนิดของนิวทริโนทั้งสิ้น โดยจัดเป็นนิวทริโนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ นอกจากนี้ยังมีนิวทริโนที่มนุษย์ผลิตขึ้น โดยเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และเครื่องเร่งอนุภาคบางชนิด เป็นต้น
ภาพการใช้ห้องฟองไฮโดรเจนเพื่อตรวจจับนิวตริโนครั้งแรงเมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน 1970 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ นิวตริโนชนกับโปรตอนในอะตอมไฮโดรเจน
ทำไมต้องศึกษาอนุภาคนิวทริโน?
การศึกษาอนุภาคนิวทริโนมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลในหลายแง่มุม เช่น
- ต้นกำเนิดของจักรวาล: นิวทริโนอาจให้ข้อมูลเกี่ยวกับช่วงเวลาแรกเริ่มของจักรวาล
- สสารมืด (Dark Matter) : นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่านิวทริโนอาจเกี่ยวข้องกับสสารมืด ซึ่งเป็นสสารที่มองไม่เห็นแต่มีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของกาแล็กซี
- ฟิสิกส์อนุภาค: การศึกษาสมบัติของนิวทริโนอาจช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจธรรมชาติของแรงพื้นฐานในจักรวาลได้ดียิ่งขึ้น
ประเภทของนิวทริโน
นิวทริโนมีอยู่ 3 ประเภทหลัก ได้แก่
- อิเล็กตรอนนิวทริโน (Electron neutrino): มักเกิดร่วมกับอิเล็กตรอนในการสลายตัวของเบต้า
- มิวออนนิวทริโน (Muon neutrino): เกี่ยวข้องกับมิวออน ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีมวลมากกว่าอิเล็กตรอน
- เทานิวทริโน (Tau neutrino): เกี่ยวข้องกับเทา ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีมวลมากกว่ามิวออน
แอนตินิวทริโนคืออะไร?
แอนตินิวทริโน (Antineutrino) นั้นถือเป็นคู่ตรงข้ามของอนุภาคนิวทริโน (Neutrino) ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีขนาดเล็กมากและมีปฏิสัมพันธ์กับสสารอื่นน้อยมากเช่นกัน และทั้งสองอนุภาคก็ไม่มีประจุไฟฟ้าเช่นเดียวกัน
- Comparison between neutrino and antineutrino
แอนตินิวทริโน เกิดขึ้นได้อย่างไร?
แอนตินิวทริโน เกิดขึ้นในกระบวนการทางธรรมชาติหลายอย่าง เช่นเดียวกับนิวทริโน เช่น เมื่อนิวตรอนสลายตัวเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และแอนตินิวทริโน หรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในดวงอาทิตย์ รวมถึงปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
ทำไมต้องศึกษาแอนตินิวทริโน?
การศึกษาแอนตินิวทริโนมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลในหลายแง่มุม เช่น
- การสร้างสสาร: การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างนิวทริโนและแอนตินิวทริโน อาจช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับการสร้างสสารในช่วงเริ่มต้นของจักรวาล
- ฟิสิกส์อนุภาค: การศึกษาสมบัติของแอนตินิวทริโน ช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจธรรมชาติของแรงพื้นฐานในจักรวาลได้ดียิ่งขึ้น
JUNO เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโน
เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโนเจียงเหมิน (JUNO) เป็นอุปกรณ์ทรงทรงกลมขนาดยักษ์ที่ซ่อนอยู่ใต้เนินหินแกรนิตลึกลงไป 700 เมตรทางตอนใต้ของจีน ทรงกลมนี้เต็มไปด้วยสารประกอบของเหลวพิเศษที่ออกแบบมา.ให้เปล่งแสงเมื่อนิวทริโนเคลื่อนที่ผ่าน หลังจากติดตั้งเสร็จสิ้น ทรงกลมนี้จะถูกจุ่มลงในน้ำบริสุทธิ์
นอกจากการตรวจจับอนุภาคนิวทริโนแล้ว เครื่องตรวจจับ JUNO ยังสามารถตรวจจับแอนตินิวทริโน ซึ่งเกิดจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สองแห่งที่อยู่ห่างจากเครื่อง 50 กิโลเมตรได้อีกด้วย โดยแอนตินิวทริโนที่สัมผัสกับของเหลวภายในทรงกลมจะก่อให้เกิดแสงพุ่งออกมาอย่างกะทันหัน ซึ่งนักวิจัยจะสามารถตรวจจับและบันทึกได้
นักวิจัยโครงการจูโนกำลังพยายามจัดอันดับอนุภาคทั้งสามประเภทของนิวทรีโนตามมวล เพื่อไขข้อสงสัยข้อหนึ่งจากหลายข้อที่นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้คาดเดาไว้ตั้งแต่มีการตรวจพบนิวทริโนครั้งแรกในการทดลองในปี 1942
เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโนเครื่องอื่นๆ
นอกจากเครื่องตรวจจับ JUNO แล้วยังมีการสร้างเครื่องตรวจจับนิวทริโนของประเทศอื่นอีกเช่น เครื่องตรวจจับนิวทริโนขนาดใหญ่สองเครื่องในญี่ปุ่น (Hyper-Kamiokande) และสหรัฐอเมริกา (DUNE) โดยมีกำหนดเริ่มดำเนินการได้ในปี 2027 และ 2031 ตามลำดับ
อ้างอิง techspot.com nkc.tint.or.th cordus.wordpress.com และ cover juno.ihep.cas.cn
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
เครื่องตรวจจับอนุภาคนิวทริโนของจีนใกล้เสร็จสมบูรณ์ มีเป้าหมายไขปริศนาจักรวาล
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
