ความสำเร็จครั้งใหญ่ของ Large Hadron Collider ทำให้ไม่มีหนทางที่ชัดเจนสำหรับฟิสิกส์ใหม่เมื่อเวลา 05.00 น. วันที่ 4 กรกฎาคม Flip Tanedo กลิ้งตัวออกจากเตียงหลังจากกดปุ่มเลื่อนปลุกซ้ำแล้วซ้ำเล่าเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง เขาหวังว่าการปลุกตัวเองในยามเช้าจะคุ้มค่า เพราะสิ่งที่เขากำลังจะได้ยินน่าจะส่งผลอย่างมากต่อเส้นทางอาชีพของเขา
Tanedo ปริญญาเอกฟิสิกส์เชิงทฤษฎีปีที่ห้า
ผู้สมัครจากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ รับชมวิดีโอสดจากเจนีวาและตั้งใจฟังขณะที่นักฟิสิกส์ทำงานร่วมกับเครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้พูดคุยเกี่ยวกับการค้นพบครั้งสำคัญ ข้อมูลจาก Large Hadron Collider เผยให้เห็นสิ่งที่ดูเหมือนโบซอนฮิกส์ที่แสวงหามานานมาก ผลจากความพยายามที่ยาวนานหลายทศวรรษโดยนักฟิสิกส์หลายพันคน การค้นพบนี้ทำให้ทฤษฎีชั้นนำของฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งเป็นแบบจำลองมาตรฐานแข็งแกร่งขึ้น อนุภาคฮิกส์ยืนยันการมีอยู่ของสนามที่แทรกซึมเข้าไปในจักรวาล โดยให้อนุภาคย่อยของอะตอมบางส่วนมีมวลในขณะที่ปล่อยให้โฟตอนและอนุภาคไร้มวลอื่น ๆ ผ่านไปโดยไม่มีการกีดขวาง
แม้จะอยู่ห่างออกไป 4,000 ไมล์ ความตื่นเต้นก็ชัดเจน เมื่อสองชั่วโมงก่อนหน้านี้ เมื่อมีการประกาศการค้นพบอย่างเป็นทางการ นักทดลองหลายร้อยคนที่กรองผ่านเสียงการชนกันของอนุภาคกว่าพันล้านล้านเพื่อระบุว่าฮิกส์ได้รับเสียงปรบมืออย่างต่อเนื่อง ราวกับที่นักฟิสิกส์อนุภาคได้รับ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Peter Higgs ซึ่งในปี 1964 ได้เสนออนุภาคที่มีชื่อของเขา ถอดแว่นตาและเช็ดน้ำตาออก
ในขณะที่ทาเนโดะแบ่งปันความกระตือรือร้นของเพื่อนร่วมงานบนหน้าจอ เขาก็รู้สึกไม่มั่นคงเช่นกัน ในฐานะนักทฤษฎี งานของเขาคือการคาดเดาการทำงานภายในของจักรวาล นักทฤษฎีชอบเสนอการมีอยู่ของอนุภาคและแรงชนิดใหม่ แต่ทฤษฎีของพวกมันต้องสอดคล้องกับผลการทดลองในอดีต นั่นทำให้เกิดความเบี่ยงเบนจากที่คาดไว้เช่นหญ้าชนิดหนึ่งกับนักทฤษฎี – โอกาสในการสร้างคำอธิบายที่แปลกใหม่
แต่สำหรับผู้พูดใหม่ทุกคนในเจนีวา ค่อยๆ กลายเป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีอะไรน่าประหลาดใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับการเพิ่มใหม่ล่าสุดนี้ในสวนสัตว์อนุภาค งานทดลองดูเหมือนจะเข้ากันได้ดีกับทฤษฎีที่มีอยู่ “หลังจากนั้นไม่กี่ชั่วโมงฉันก็เริ่มคิดว่า ‘ตกลง อะไรต่อไปสำหรับเรา’ ทาเนโดะพูด
นั่นคือคำถามที่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีหลายคนกำลังถามตัวเองอยู่ในขณะนี้ หนึ่งปีหลังจากการประกาศ การวิเคราะห์ล่าสุดยืนยันว่า Higgs boson นั้นเป็นวานิลลาอย่างที่ Tanedo กลัวในตอนแรก
ในการยืนยันความสำเร็จสูงสุดตามทฤษฎีของฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 20 LHC ได้ทำในสิ่งที่ได้รับการออกแบบมาอย่างแน่นอน แต่ทาเนโดะและนักทฤษฎีคนอื่นๆ ต่างก็ยึดมั่นในเป้าหมายที่สูงส่งกว่า แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานจะอธิบายอนุภาคและแรงต่างๆ ที่ควบคุมโลกรอบตัวเราได้เป็นอย่างดี แต่ก็ไม่สนใจแรงโน้มถ่วง และไม่ได้หลอมรวมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ และมีหลายอย่างที่แบบจำลองมาตรฐานไม่สามารถระบุได้เลย เช่น สสารมืดที่เกาะอยู่รอบๆ ภายในและระหว่างกาแล็กซี และพลังงานมืดที่ขยายเอกภพออกจากกันมากขึ้นเรื่อยๆ โดยพื้นฐานแล้ว แม้แต่แบบจำลองมาตรฐานที่สมบูรณ์ก็ยังไม่สมบูรณ์ โดยอธิบายสิ่งต่าง ๆ ที่รวมกันเป็นส่วนประกอบเพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของเนื้อหาพลังงานมวลในจักรวาล ที่เหลือเป็นเรื่องลึกลับ
นักวิทยาศาสตร์หวังว่าเบาะแสของความลึกลับนั้น
หรืออย่างน้อยก็บอกเป็นนัย ๆ เกี่ยวกับวิธีการเริ่มแก้ – อาจโผล่ออกมาจากเศษของโปรตอนที่ถูกทุบที่ LHC บางคนคาดว่าเครื่องจะตรวจจับอนุภาคของสสารมืด คนอื่นคิดว่าอาจพบหลักฐานของมิติพิเศษหรือสมมาตรยิ่งยวดซึ่งเป็นทฤษฎียอดนิยมที่ทำนายโรงละครสัตว์ของอนุภาคหนัก ตามหลักการแล้ว การค้นพบสิ่งที่ไม่คาดฝันภายในเศษเล็กเศษน้อยของอะตอมจะช่วยให้นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีขยายแบบจำลองมาตรฐานไปสู่ทฤษฎีที่เข้มแข็งขึ้นซึ่งจะอธิบายวิธีการทำงานของจักรวาลได้อย่างเต็มที่ยิ่งขึ้น
ทว่าในขณะที่ LHC ปิดตัวลงเป็นเวลาสองปีของการซ่อมแซมหลังจากการชนกันสามปี ก็ยังไม่เห็นความประหลาดใจแม้แต่ครั้งเดียว การทดลองทางฟิสิกส์แบบเข้มข้นอื่น ๆ ในปีที่ผ่านมาเป็นการดูถูกอาการบาดเจ็บด้วยก็ล้มเหลวในการเปิดเผยสิ่งแปลกใหม่อย่างแท้จริง ความลับของธรรมชาติ อย่างน้อยก็ในตอนนี้ เป็นเรื่องที่ยากจะเอื้อมถึง นักฟิสิกส์กำลังพึ่งพาทฤษฎีที่ปรับปรุงใหม่และเบาะแสแปลก ๆ สองสามอย่างที่โผล่ขึ้นมาในการทดลองจำนวนหนึ่งเพื่อพัฒนาโมเดลมาตรฐาน “มันค่อยๆ มีสติมากขึ้นเรื่อยๆ” ทาเนโดะกล่าว
คิดออกหมดแล้ว นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ขอบฟ้าสำหรับความก้าวหน้าทางทฤษฎีในฟิสิกส์ดูพร่ามัวและห่างไกลออกไปเล็กน้อย ตามตำนานฟิสิกส์ ในปี 1900 ลอร์ด เคลวิน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษกล่าวว่า “ตอนนี้ยังไม่มีอะไรใหม่ให้ค้นพบในวิชาฟิสิกส์ สิ่งที่เหลืออยู่คือการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น” แม้ว่าจะมีการถกเถียงกันว่าเขาพูดจริงหรือไม่ นักฟิสิกส์มักใช้คำพูดนี้เมื่อพูดถึงจุดเชื่อมต่อที่ยากลำบากในสนาม
เคลวินอาจรู้สึกว่าระหว่างกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันกับสมการไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของเจมส์ แมกซ์เวลล์ นักวิทยาศาสตร์มักเข้าใจกฎของฟิสิกส์แล้ว อย่างไรก็ตาม เคลวินได้กล่าวถึง “ก้อนเมฆ” เล็กๆ สองก้อน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์แปลก ๆ ที่ไม่สอดคล้องกับกฎทางกายภาพที่ดูเหมือนแข็งกระด้าง หนึ่งคือวัตถุบางอย่างดูเหมือนจะแผ่พลังงานออกมาในลักษณะที่ไม่คาดคิด อีกประการหนึ่งคือองค์ประกอบที่ไม่รู้จักของอีเธอร์ ซึ่งเป็นสารลึกลับที่คิดว่าอนุญาตให้แสงเดินทางผ่านจักรวาลได้ ภายในเวลาไม่กี่ทศวรรษ ทฤษฎีที่อธิบายเมฆเหล่านั้น — กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ — ได้เปลี่ยนฟิสิกส์อย่างสมบูรณ์และแทนที่กฎก่อนหน้านี้ที่เชื่อกันว่าแข็งแกร่ง
