เซิร์นเผยแผนสร้างอุโมงค์ยักษ์ชนอนุภาคแห่งใหม่ยาว 100 กม.

องค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรปหรือเซิร์น (CERN) เผยแผนการที่จะสร้างเครื่องเร่งและชนอนุภาคแห่งใหม่ ซึ่งจะมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องชนอนุภาคแอลเอชซี (LHC) เกือบ 4 เท่า และทรงพลังกว่าถึง 10 เท่า

เซิร์นแถลงถึงแผนการดังกล่าวในรายงานที่ยื่นเสนอต่อคณะกรรมการนักฟิสิกส์อนุภาคระหว่างประเทศว่า จะมีการก่อสร้างอุโมงค์ยักษ์ใต้ดินรูปวงแหวนซึ่งมีความยาวถึง 100 กิโลเมตร ในบริเวณใกล้กับเครื่องชนอนุภาคที่มีอยู่เดิม โดยให้ชื่อว่า "เครื่องชนอนุภาควงกลมแห่งอนาคต" (Future Circular Collider) หรือเอฟซีซี (FCC)

คาดว่าโครงการนี้จะต้องใช้งบประมาณสูงถึง 2 หมื่นล้านปอนด์ หรือกว่า 8 แสนล้านบาท เพื่อให้ได้เครื่องชนอนุภาคที่มีพลังมหาศาล อันจะนำไปสู่การค้นพบอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมตัวใหม่ ๆ ได้ โดยเซิร์นมีแผนให้เครื่องชนอนุภาคเอฟซีซีเริ่มทำงานภายในปี 2050

สาเหตุที่ต้องมีเครื่องชนอนุภาคใหม่ซึ่งทรงพลังกว่าเดิมนั้น เป็นเพราะเครื่องชนอนุภาคแอลเอชซีมาถึงทางตันในการค้นหาอนุภาคใหม่ ๆ ที่อยู่นอกแบบจำลองมาตรฐาน (Standard model) ของฟิสิกส์ของอนุภาค โดยหลังจากการค้นพบอนุภาคฮิกส์โบซอน (Higgs Boson) ในปี 2012 แล้ว แอลเอชซียังไม่เคยมีการค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ที่สามารถนำไปอธิบายกลไกการทำงานของจักรวาลได้ในระดับพื้นฐานอย่างแท้จริงเลย

ทั้งนี้ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในทฤษฎีแบบจำลองมาตรฐาน 17 ตัว สามารถอธิบายพฤติกรรมของสสารและแรงต่าง ๆ ในจักรวาลได้ แต่ไม่สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์บางอย่างเช่นการเกิดแรงโน้มถ่วง รวมทั้งการที่ดาราจักรหมุนตัวเร็วกว่าที่ควรจะเป็น และการที่เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ซึ่งเรื่องเหล่านี้ต้องการคำอธิบายที่ลึกซึ้งกว่าเดิม โดยต้องอาศัยการค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ที่อยู่นอกแบบจำลองมาตรฐานเท่านั้น

โครงการก่อสร้างเครื่องชนอนุภาคแห่งใหม่นี้ ประกอบไปด้วยการดำเนินงาน 3 ขั้นตอน คือจะมีการก่อสร้างเครื่องชนอนุภาคขนาดไม่ใหญ่นัก 2 แห่งก่อน โดยเครื่องชนอนุภาคแห่งแรกจะทำหน้าที่ชนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเข้ากับอนุภาคคู่ตรงข้ามคือโพสิตรอนซึ่งมีประจุบวก จากนั้นจะมีการก่อสร้างเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่กว่าขึ้นอีกแห่ง เพื่อชนอนุภาคเฮดรอนหลายชนิดเข้ากับอิเล็กตรอน

เครื่องชนอนุภาคทั้งสองนี้จะเป็นพื้นฐานในการเตรียมทดลองชนอนุภาคเฮดรอนอย่างรุนแรงและทรงพลังกว่าเดิม 10 เท่า ในเครื่องชนอนุภาคเอฟซีซีซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดต่อไป

ศาสตราจารย์ เซอร์เดวิด คิง อดีตหัวหน้าคณะที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์ของรัฐบาลสหราชอาณาจักรมองว่า การทุ่มงบประมาณมหาศาลของชาติภาคีหลายประเทศเพื่อสร้างเครื่องชนอนุภาคแห่งใหม่นั้นไม่คุ้มค่า เพราะไม่มีใครทราบได้ว่าจะต้องก่อสร้างให้มีขนาดใหญ่แค่ไหนและทรงพลังในระดับใด จึงจะเพียงพอต่อการค้นพบอนุภาคใหม่ ๆ

"เรื่องนี้อาจจะต้องลงเอยที่การสร้างเครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ อยู่ร่ำไป จนในที่สุดอาจมีขนาดเท่ากับรอบเส้นศูนย์สูตร หรือต้องออกนอกโลกไปถึงดวงจันทร์ก็เป็นได้ สู้นำเงินงบประมาณนี้ไปใช้หาทางแก้ไขเรื่องจำเป็นเร่งด่วนของมนุษยชาติเช่นภาวะโลกร้อนจะดีกว่า" ศาสตราจารย์คิงกล่าว

อย่างไรก็ตาม ผู้บริหารของเซิร์นแย้งว่าการสร้างเครื่องชนอนุภาคแห่งใหม่นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง และจะสร้างประโยชน์นานัปการต่อมนุษยชาติในอนาคต เนื่องจากการค้นพบอนุภาคชนิดใหม่จะนำไปสู่การสร้าง "ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง" (Theory of everything ) ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ทุกอย่างและเชื่อมโยงแรงต่าง ๆ ในธรรมชาติเข้าด้วยกันได้ทั้งหมด ทั้งยังจะผสานทฤษฎีเสาหลักของฟิสิกส์คือสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมให้สอดคล้องไม่ขัดแย้งกันได้อีกด้วย