สสารมืด Dark Matter

สสารมืด ( Dark matter)

หนึ่งในความลึกลับของจักรวาลซึ่งนักวิทยาศาสตร์เพียรพยายามหาหลักฐาน มายืนยันว่ามันมีอยู่จริงมานานหลายทศวรรษ ได้ถูกค้นพบแล้วจากการชนกันของกระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่

การค้นพบของซวิคกี้

       สสารมืดคืออะไร สสารมืดคือสสารในจักรวาลที่เรามองไม่เห็นแต่รู้ว่ามีอยู่

       เพราะอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของมันต่อสสารปกติในกาแล็กซี่

       สสารปกติจะถูกตรวจจับได้จากการแผ่พลังงานออกมา ตัวอย่างเช่น เมื่อนักวิทยาศาสตร์ส่องกล้องโทรทรรศน์ไปในอวกาศ เทหวัตถุในอวกาศจะปลดปล่อยหรือแผ่พลังงานแสงที่เรียกว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation) ซึ่งมีหลายชนิดตามความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ได้แก่คลื่นวิทยุ รังสีอินฟราเรด แสงที่สายตามนุษย์มองเห็น รังสีอัลตราไวโอเล็ต รังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมม่า

       เนบิวลา กาแล็กซี ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ต้นไม้ หรือแม้กระทั่งจุลชีพเล็กๆ จะถูกตรวจจับได้จากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดชนิดหนึ่งที่แผ่ออกมา ทว่าสสารมืดจะไม่แผ่พลังงานเพียงพอที่จะตรวจจับได้โดยตรง

       นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าในจักรวาลมีสสารมืดตั้งแต่ปี 1933 เมื่อ ฟริตซ์ ซวิคกี้ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ศึกษากระจุกกาแล็กซีโคมา โดยวัดมวลทั้งหมดของกระจุกกาแล็กซีนี้บนพื้นฐานการศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีบริเวณขอบของกระจุกกาแล็กซี

 แต่เขาต้องประหลาดใจเมื่อพบว่า กระจุกกาแล็กซีโคมาจะต้องมีมวลมากกว่าที่วัดได้ราว 400 เท่า จึงจะทำให้กาแล็กซีเคลื่อนที่ได้เร็วขนาดนั้น หรืออีกนัยหนึ่งแรงโน้มถ่วงจากสสารที่มองเห็นไม่สามารถทำให้กาแล็กซีเคลื่อนที่ได้เร็วขนาดนั้นได้

      การค้นพบของซวิคกี้เป็นที่มาของสิ่งที่เรียกว่า "ปัญหามวลที่หายไป" ซึ่งซวิคกี้สรุปว่า ต้องมีสสารที่มองไม่เห็นซึ่งมีมวลและแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะดึงดูดให้กาแล็กซีอยู่รวมกันเป็นกระจุกได้

แล้วยังมีการงัดวิธีการต่างๆนาๆออกมาเพื่อหาสิ่งที่ไม่เคยเห็นตัวตนนี้

-ปฏิบัติการค้นหาทางอากาศสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) มีการติดตั้งเครื่องมือที่เรียกว่า เครื่องตรวจวัดอัลฟาแมกเนติกสเปกโทรมิเตอร์ สามารถตรวจจับอนุภาคจากรังสีคอสมิกแล้ววัดพลังงานและประจุของมันได้ ผู้ที่อยู่เบื้องหลังการทดลองเกี่ยวกับเครื่องตรวจวัดนี้ได้เคยตีพิมพ์ผลการ ทดลองบางอย่างซึ่งบ่งชี้ว่าบางครั้งก็เกิดการชนกันของอนุภาคบางอย่างที่ก่อ ให้เกิดโพซิตรอนและอิเล็กตรอน และอนุภาคนั้นอาจเป็น WIMPs ซึ่งหากเป็นจริงมันก็อาจช่วยยืนยันได้ว่าสสารมืดในรูปของ WIMPs นั้นกระจายอยู่ทั่วเอกภพ แต่ทั้งนี้ยังสรุปไม่ได้ต้องมีการตรวจวัดอีกมาก

-ปฏิบัติการค้นหาด้วยเครื่องเร่งอนุภาค ศูนย์วิจัยอนุภาคนานาชาติอย่างเซิร์น (CERN) ที่เพิ่งค้นพบฮิกส์โบซอนไปก็ไม่พลาดการแข่งขันในครั้งนี้อย่างแน่นอน โดยพยายามใช้วิธีเดียวกับการค้นพบฮิกส์ฯ นั่นคือการใช้เครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (LHC) เร่งโปรตอนจนมีความเร็วสูงมากๆและทำให้เกิดการชนกัน ซึ่งในการชนกันของโปรตอนจะเกิดอนุภาคอื่นๆมากมาย ส่วนมากจะเป็นอนุภาคที่เรารู้จักกันดีอยู่แล้ว แต่นานๆครั้งเราก็จะพบอนุภาคที่หายากหรือสิ่งที่เราไม่รู้จัก พวกเขาหวังว่าจะมีโอกาสพบ WIMPs แม้ว่ามันจะทำปฏิกิริยากับสสารปกติน้อยมากก็ตาม ในเรื่องนี้ดูเหมือนเซิร์นก็ยังไม่ประสบความสำเร็จ

- ปฏิบัติการค้นหาใต้ดิน เนื่องจาก WIMPs ต่างจากอนุภาคอื่นตรงที่มันทะลุได้แทบทุกอย่างและจะไม่ช้าลงเมื่อผ่านชั้น หินหรือสสารธรรมดาๆ ส่วนมากจึงนิยมตั้งห้องปฏิบัติการเพื่อตรวจจับมันกันใต้ดิน เพื่อป้องกันอนุภาคอื่นๆที่ไม่ใช่สสารมืดมารบกวนให้เกิดความผิดพลาดสับสนเช่น ที่เทือกเขากรันซัสโซของอิตาลี มีการสร้างห้องปฏิบัติการพิเศษลึกลงไปใต้ผิวดิน 1,400 เมตร เครื่องตรวจจับเป็นกล่องเหล็กทรงกลมขนาดใหญ่ที่มีน้ำล้อมรอบ ภายในบรรจุอาร์กอนเหลวและก๊าซอาร์กอน พวกเขาตั้งความหวังว่าอนุภาคของสสารมืดสักตัวหนึ่งอาจจะชนกับอะตอมของ อาร์กอน และเครื่องตรวจวัดแสงจะตรวจจับแสงวาบที่เกิดจากการชนได้ แต่การทดลองนี้ยังไม่เคยประสบผลสำเร็จ อเมริกาก็มีห้องปฏิบัติการทำนองนี้อยู่ใต้ดินหลายแห่ง ส่วนมากจะสร้างไว้ใต้เหมืองร้าง

ถ้าหากพบเเล้วจะทำให้หลายๆอย่างเกิดขึ้น เช่น

1. ถ้าเราสามารถไขปริศนาเรื่องสสารมืดได้ เราจะรู้จักเอกภพมากขึ้นถึงร้อยละ 25 ซึ่งก็ถือว่ามากกว่าที่เรารู้อยู่ตอนนี้มากเลย

2.สสารมืดจะบอกเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับการกำเนิดจักรวาล เราสามารถบอกได้ว่าอะไรเกิดก่อนเกิดหลัง

3. เราจะมีแบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐานที่สมบูรณ์มากขึ้น ซึ่งน่าจะใช้เป็นเครื่องมือในการทำนายและไขความลับของจักรวาลได้มากมายทีเดียว