5# อนุภาคผี "นิวทริโน" เบากว่าอิเล็กตรอนอย่างน้อย 6 ล้านเท่า

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

ล่าสุดทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติจากสหราชอาณาจักร ฝรั่งเศส และบราซิล ประกาศว่าสามารถตรวจหาค่าของมวลที่เป็นไปได้ในระดับสูงสุดของอนุภาคนิวทริโนชนิดที่เบาที่สุดได้แล้ว โดยพบว่าเบาหวิวยิ่งกว่าอิเล็กตรอนถึงอย่างน้อย 6 ล้านเท่า และอาจมีมวลในระดับต่ำสุดเป็นศูนย์ได้ด้วย

แนวคิดที่ว่านิวทริโนมีมวลยังถือว่าเป็นเรื่องใหม่ในแวดวงวิทยาศาสตร์ มีการค้นพบข้อเท็จจริงนี้ครั้งแรกในปี 1998 ซึ่งทำให้นักวิจัยผู้ค้นพบได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2015 โดยพบว่านิวทริโนมีอยู่ 3 ชนิดหรือ "เฟลเวอร์" (flavor) และแต่ละชนิดมีมวลมากน้อยแตกต่างกันไป แต่ไม่ทราบถึงค่าของมวลดังกล่าวอย่างแน่ชัด

ดร. อาร์เทอร์ ลูเรโร จากยูนิเวอร์ซิตี คอลเลจ ลอนดอน (ยูซีแอล) หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติที่ตรวจหามวลของนิวทริโนในครั้งนี้บอกว่า "นิวทริโนที่พบบนโลกส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์ และนิวทริโนราว 1 แสนล้านอนุภาคเคลื่อนผ่านพื้นที่ขนาดเท่านิ้วโป้งของเราไปในทุกวินาที"

"ระหว่างที่เคลื่อนผ่านวัตถุต่าง ๆ ไป นิวทริโนจะเกิดการสั่นจนสามารถเปลี่ยนสถานะไปมาระหว่าง 3 เฟลเวอร์ที่มีอยู่ได้ ซึ่งปรากฎการณ์นี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อนิวทริโนอย่างน้อย 2 เฟลเวอร์มีมวลอยู่เท่านั้น"

"เปรียบเสมือนไอศกรีมลูกหนึ่งที่มีสามรสชาติอยู่รวมกัน ทั้งช็อกโกแลต วานิลลา และสตรอว์เบอรี โดยสามรสชาตินี้จะปรากฏอยู่เสมอ แต่มีการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนของแต่ละรสไปได้เรื่อย ๆ พฤติกรรมแปลกประหลาดของนิวทริโนก็เช่นเดียวกัน เราจะสามารถจะเข้าใจได้ก็ต่อเมื่อยอมรับว่ามันมีมวลอยู่เท่านั้น" ดร. ลูเรโรกล่าว

ทีมผู้วิจัยตีพิมพ์ผลการศึกษาดังกล่าวในวารสาร Physical Review Letters โดยระบุว่าใช้ข้อมูลขนาดใหญ่หรือ Big data เกี่ยวกับเอกภพและอนุภาคมูลฐานมากที่สุดเท่าที่จะรวบรวมได้ แล้วนำมาประมวลผลโดยสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อให้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ "เกรซ" (Grace) ของยูซีแอล คำนวณหาค่าของมวลที่เป็นไปได้ในระดับสูงสุดของอนุภาคนิวทริโนชนิดที่เบาที่สุด ซึ่งพบว่าเท่ากับ 0.086 อิเล็กตรอนโวลต์ หรือ 1.5 × 10 ¯³⁷ กิโลกรัม

ดร. ลูเรโรยังบอกว่า "เราใช้ข้อมูลจากหลากหลายแหล่งที่มา ทั้งจากโครงการสำรวจการสั่นของอนุภาคแบรีออน (BOSS) ใน 1.1 ล้านกาแล็กซี ไปจนถึงข้อมูลจากการทดลองชนอนุภาคจำนวนมหาศาล เพื่อให้ทราบถึงความหนาแน่นโดยประมาณของนิวทริโนในเอกภพและข้อจำกัดต่าง ๆ ในเชิงพฤติกรรมของอนุภาค ซึ่งท้ายที่สุดได้ช่วยให้เราคำนวณหามวลของนิวทริโนได้"

"ข้อมูลความรู้ที่ได้มานี้ มีความสำคัญต่อการไขปริศนาต่าง ๆ ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในอนาคต เช่นคำถามที่ว่าเอกภพรวมตัวกันเป็นกลุ่มก้อนอยู่ได้อย่างไร เหตุใดจักรวาลจึงขยายตัวด้วยอัตราเร่ง และสสารมืดคืออะไรกันแน่"