อนุภาคผี “นิวทริโน” ปรากฏตัวในเครื่องชนอนุภาคเป็นครั้งแรก

ทีมนักฟิสิกส์จากหน่วยควบคุมอุปกรณ์ FASERnu ของเครื่องชนอนุภาค LHC ที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ประกาศการค้นพบอนุภาคผี “นิวทริโน” (Neutrino) ภายในเครื่องชนอนุภาคเป็นครั้งแรกของโลก โดยการค้นพบนี้จะช่วยเพิ่มพูนความรู้ความเข้าใจต่ออนุภาคลึกลับ อันมีบทบาทสำคัญยิ่งต่อวิวัฒนาการของเอกภพ

นิวทริโนหรือ "อนุภาคผี" (Ghost particle) คืออนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่ตรวจจับได้ยาก เนื่องจากมีมวลอยู่น้อยมากเหมือนกับไม่มี สามารถทะลุผ่านวัตถุต่าง ๆ ได้โดยไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยาใด ๆ ขึ้นทั้งสิ้น จนเป็นที่มาของฉายาที่ทำให้นึกถึงภูตผีปีศาจนั่นเอง

ตามปกติแล้ว อนุภาคนิวทริโนที่พบบนโลกส่วนใหญ่มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ โดยนิวทริโนปริมาณราว 1 แสนล้านอนุภาค เคลื่อนผ่านพื้นที่ขนาดเท่าปลายนิ้วของเราไปในทุกวินาที

นิวทริโนนั้นยังจัดว่าเป็นอนุภาคขนาดเล็กกว่าอะตอมที่มีปริมาณมากที่สุดเป็นอันดับสองในจักรวาล รองลงมาจากอนุภาคของแสงหรือโฟตอน โดยมวลที่แสนเบาของมันอาจส่งผลกระทบต่อค่าความโน้มถ่วงของเอกภพได้เหมือนสสารมืด แม้งานวิจัยส่วนใหญ่จะได้ชี้ชัดแล้วว่านิวทริโนไม่ใช่สสารมืดก็ตาม

ดร. เจมี บอยด์ นักฟิสิกส์ประจำองค์การวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือเซิร์น (CERN) บอกว่านิวทริโนชนิดพลังงานสูงซึ่งเกิดขึ้นในเครื่องชนอนุภาคนั้น ถือเป็นอนุภาคที่หาพบได้ยากและเป็นที่ต้องการของวงการวิทยาศาสตร์อย่างมาก เนื่องจากมันจะนำไปสู่ความเข้าใจเกี่ยวกับห้วงอวกาศลึกได้ดีกว่านิวทริโนชนิดพลังงานต่ำ

ในครั้งนี้อุปกรณ์ FASERnu ของเครื่องชนอนุภาค LHC สามารถตรวจจับนิวทริโนได้ในการชนอนุภาคถึง 6 เหตุการณ์ด้วยกัน โดยใช้ท่อที่ประกอบไปด้วยแผ่นโลหะทังสเตนบาง 1 มิลลิเมตร เรียงสลับกับแผ่นฟิล์มอีมัลชัน (emulsion) เป็นจำนวนหลายร้อยชั้นด้วยกัน

เมื่ออนุภาคนิวทริโนที่มาจากห้วงอวกาศ ชนเข้ากับนิวเคลียสของทังสเตนที่มีความหนาแน่นสูง จะเกิดปฏิกิริยาระหว่างกันทำให้มีแสงสว่างจาง ๆ วาบขึ้น ซึ่งจะปรากฏเป็นร่องรอยติดอยู่ในแผ่นฟิล์มอีมัลชัน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถนำไปวิเคราะห์เพื่อพิสูจน์ถึงการปรากฏตัวของอนุภาคนิวทริโนได้

ทีมผู้วิจัยนำเสนอผลการค้นพบดังกล่าว ในที่ประชุมวิชาการ Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories Conference ซึ่งปีนี้จัดขึ้นเป็นครั้งที่ 57 ที่ประเทศอิตาลี โดยระบุว่าการค้นพบของพวกเขาช่วยยืนยันความถูกต้องของการทดลองเก่า ซึ่งพบร่องรอยของนิวทริโนในเครื่องชนอนุภาค LHC เมื่อปี 2021 ว่ามีความถูกต้องและสามารถจะเกิดขึ้นได้จริง

สำหรับผลการค้นพบล่าสุดนั้น มีการประเมินความน่าเชื่อถือของข้อมูลไว้ในระดับสูงถึง 16 ซิกมา ซึ่งหมายความว่าแทบไม่มีโอกาสที่ผลการค้นพบนี้จะผิดพลาดหรือเป็นเพียงความบังเอิญไปได้เลย โดยค่าความน่าเชื่อถือที่ 5 ซิกมา ก็เพียงพอจะยืนยันการค้นพบทางฟิสิกส์อนุภาคได้แล้ว