วันนี้ผมได้ไปทัศนศึกษา Synchrocyclotron กับศูนย์ควบคุมเครื่องตรวจจับอนุภาค ATLAS มาครับ

โอ๋ ๆ ๆ อย่าเพิ่งกดปิดบล็อกหนีผมตอนนี้เลยนะครับ ผมจะอธิบายให้ฟังละกันนะครับว่ามันคืออะไร

Synchrocyclotron คือเครื่องเร่งอนุภาคเครื่องแรกของเซิร์นครับ เครื่องนี้ถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1957 เพื่อเร่งอนุภาคให้มีความเร็วสูง ๆ และเป็นเครื่องเร่งอนุภาคประเภท synchrocyclotron เครื่องแรก ๆ ของโลกเลย หลักการทำงานของเครื่อง synchrocyclotron ทั่วไปคือให้อนุภาคเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ทำให้ตัวอนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น และเครื่องนี้จะควบคุมให้อนุภาคเคลื่อนที่เป็นวงกลมด้วยสนามแม่เหล็ก ความถี่ในการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าของเครื่องนี้จะเปลี่ยนเมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ใกล้ความเร็วแสงขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อชดเชยผลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอนสไตน์

เมื่อถึงปี ค.ศ. 1964 เจ้าเครื่อง Synchrocyclotron หนึ่งเดียวของเซิร์นนี้ก็เปลี่ยนไปทำหน้าที่ให้กับการทดลอง ISOLDE เพื่อศึกษาประจุที่ไม่เสถียรต่าง ๆ จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1990 ISOLDE ก็เปลี่ยนไปใช้เครื่องเร่งตัวอื่น Synchrocyclotron เครื่องนี้จึงปิดตัวลง

แต่ตอนนี้มันมีไว้จัดแสดงให้กับผู้เยี่ยมชมแทนนะครับ

อีกอย่างนึงนะครับ ในการเร่งอนุภาค เราจะไม่บอกกันว่าอนุภาคของเราเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าไหร่ แต่เราจะบอกว่าตอนนี้อนุภาคที่วิ่งวน ๆ ในเครื่องเร่งเนี่ยมีพลังงานเท่าไหร่ เพราะว่าเมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ๆ ในเครื่องเร่งอนุภาค มันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 99.9% ของความเร็วแสง ยกตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนโง่ ๆ ตัวนึงที่เคลื่อนที่ใน Synchrocyclotron จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 99.96% ของความเร็วแสง การบอกความเร็วแบบนี้มันไม่ได้มีประโยชน์อะไรต่อการคำนวณเลยครับ เพราะว่าเมื่อเรายิ่งเพิ่มความเร็วของอนุภาคเรื่อย ๆ ตัวเลขความเร็วที่ได้ก็จะเป็น 99.99% 99.999% หรือแม้กระทั่ง 99.999 999% ทำให้สังเกตได้ยาก นอกจากนี้เรายังมีสมการ E = mc^2 ซึ่งจริง ๆ E ในสมการนี้คือพลังงานมวลนิ่ง คือพลังงานของอนุภาคอะไรสักอย่างเมื่ออนุภาคอยู่นิ่ง ๆ แต่พลังงานจริง ๆ ของอนุภาคไม่ได้มีแค่นั้น มันยังมีพลังงานจลน์ที่เราไม่สามารถใช้สูตรคำนวณตอน ม. ปลายได้ เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสง จึงมีผลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอนสไตน์ด้วย การคำนวณพลังงานของอนุภาคสำคัญมากสำหรับการคำนวณและวิเคราะห์อันตรกิริยาของอนุภาคที่มาชนกัน ดังนั้นเราจะนิยมบอกว่าตอนนี้อนุภาคมีพลังงานเท่าไหร่แทนนะครับ

ส่วนเครื่องตรวจจับอนุภาค ATLAS เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาคอีกตัวหนึ่งที่ประจำการบนท่อเครื่องเร่งอนุภาค LHC ครับ หลักการทำงานง่าย ๆ จะเหมือนกับเครื่องตรวจจับอนุภาค CMS ครับ คือตัวเครื่องจะมีอุปกรณ์ตรวจจับอนุภาคประเภทต่าง ๆ ไว้คอยดักจับอนุภาคที่เกิดขึ้นจากการชนกันของอนุภาคสองลำบริเวณตรงกลางของตัวเครื่อง หลังจากอุปกรณ์ตรวจจับพวกนี้ได้สัญญาณแล้วก็จะนำข้อมูลไปประมวลกันต่อว่าสัญญาณที่ได้จากการชนกันครั้งนี้มีค่าพอจะเก็บไว้มั้ย หรือจะเททิ้งดี ถ้าเก็บไว้แล้วก็ต้องส่งต่อให้คอมพิวเตอร์ไปประมวลต่อให้ได้ภาพว่ามีอนุภาคอะไรออกมาบ้าง หากให้เปรียบเทียบกับอย่างอื่น เครื่องตรวจจับอนุภาคก็เหมือนกับกล้องดิจิตอล DSLR แหละครับ เครื่องนี้จะเก็บข้อมูลดิบจากเซนเซอร์เหมือนกล้อง และเราต้องเอาคอมพิวเตอร์มาประมวลต่อจนได้รูปสุดท้ายเองเหมือนกล้อง DSLR เลย ในปี ค.ศ. 2012 ATLAS กับ CMS เป็นหนึ่งในสองการทดลองที่ช่วยให้ค้นพบอนุภาคฮิกส์ด้วยนะครับ

เนื่องจากวันนี้เครื่องเร่งอนุภาค LHC เปิดทำงานอยู่ นั่นแปลว่าจะมีอนุภาคจำนวนมากวิ่งไป ๆ มา ในท่อ LHC และชนกันเปรี้ยง ๆ ใน ATLAS เราจึงไปดูไม่ได้ เราเลยได้ไปดูศูนย์ควบคุมของ ATLAS แทนครับ

ศูนย์ควบคุมของ ATLAS แบ่งเป็นสองโซน คือ โซนทำงาน มีห้องควบคุม ห้องประชุม และห้องอื่น ๆ ที่ผมเข้าไปไม่ได้เพราะเขาทำงานกันอยู่ อีกส่วนหนึ่งคือนิทรรศการเล็ก ๆ สำหรับผู้เยี่ยมชม ATLAS มีตู้กระจกให้เราได้ยืนดูคนใน ATLAS ทำงานกันอยู่ ให้ความรู้สึกเหมือนกำลังดูรายการเรียลลิตี้กันเลย ในห้องจะมีคอมพิวเตอร์ไว้ดูสถานะของ ATLAS ว่าตอนนี้เกิดอะไรขึ้นบ้างในตัวเครื่อง ที่สำคัญคือเขาไม่ต้องแต่งตัวเต็มยศมาทำงานนะครับ บางคนใส่ขาสั้นมาทำงานที่ห้องควบคุมก็ไม่เห็นมีใครมองแรงเหมือนไปฆ่าใครตายมา

ก่อนหน้านี้ผมเคยถามอาจารย์ที่ปรึกษางานที่นี่ว่าผมสามารถใส่กางเกงขาสั้นได้มั้ย เพราะอากาศที่นี่ตอนนี้มันร้อนเหลือเกิน เขาบอกว่า "ได้สิ ขอแค่ใส่เสื้อผ้ามาก็พอแล้วแหละ" การแต่งตัวของผมที่นี่จึงไม่เหมือนกับการแต่งตัวของผมในมหาลัยไทย ถ้าเป็นที่นั่นนะครับ เอาแค่คุณใส่ยีนส์มาเรียน คุณก็อาจโดนด่าเละหรือไม่ก็หักคะแนนความประพฤติแล้ว แต่ที่นี่ไม่แคร์ครับ เขาแคร์งานที่คุณทำมากกว่า

อยากให้มหาลัยไทยเป็นแบบนี้บ้างจริง ๆ ครับ ชีวิตผมคงจะสุขสบายกว่านี้