อาจารย์เห็นด้วยไหมครับกับประโยคข้างต้นที่ว่า “ในบางครั้ง นักวิทยาศาสตร์ก็อาศัยโชคในการทำงาน” ผมมีตัวอย่างหนึ่งมานำเสนอครับ แต่ก่อนอื่น ผมอยากแจ้งข่าวว่า ปีเตอร์ ฮิกส์ ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำปี ค.ศ. 2013 แล้วนะครับ จากผลงานการนำเสนอทางทฤษฎีเกี่ยวกับการมีอยู่ของ “อนุภาคฮิกส์” ซึ่งนักฟิสิกส์ที่เซิร์นเพิ่งตรวจพบในปีที่ผ่านมา สิ่งที่ผมจะนำเสนอก็เกี่ยวกับเรื่องนี้นิดหน่อยครับ
ในการทำงานเพื่อตรวจพบการมีอยู่ของ “อนุภาคฮิกส์” นั้น นักฟิสิกส์ต้องทำการเร่งอนุภาคโปรตอนให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากๆ ในระดับที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง [ความเร็วที่สูงมากนี้ก็หมายความว่า อนุภาคโปรตอนมีพลังงานสูงมากเช่นกัน] จากนั้น นักฟิสิกส์จะควบคุมอนุภาคโปรตอนที่มีความเร็วสูงเหล่านี้ให้เคลื่อนที่มาชนกัน ทำให้พลังงานของอนุภาคโปรตอนเหล่านี้เปลี่ยนไปเป็นมวลของอนุภาคใหม่ ซึ่งเป็นไปตามสมการ E = mc2 [E ก็คือพลังงาน; m ก็คือมวล; c ก็คือความเร็วแสงในสุญญากาศ ซึ่งมีค่าคงตัวประมาณ 3 x 108 m/s; และ เครื่องหมาย = ก็หมายความว่า ทั้งสองข้างของสมการมีความสัมพันธ์กัน และเทียบเคียงกันได้] นักฟิสิกส์ต้องการตรวจพบว่า อนุภาคใหม่ที่เกิดขึ้นนี้มีสมบัติต่างๆ ตามที่ ปีเตอร์ ฮิกส์ ได้ทำนายไว้หรือไม่ ถ้าใช่ นั่นก็หมายความว่า ทฤษฎีเกี่ยวกับการกำเนิดมวลของอนุภาคต่างๆ ได้รับการสนับสนุนโดยหลักฐานเชิงประจักษ์ [อันนี้เป็นลักษณะหนึ่งของธรรมชาติของวิทยาศาสตร์]
ในทางปฏิบัติแล้ว การทำให้อนุภาคโปรตอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงและชนกันนั้นไม่ง่ายนะครับ อาจารย์ลองจินตนาการว่า อาจารย์ 1 คน และเพื่อนของอาจารย์อีก 1 คน ยืนห่างกันประมาณ 5 เมตร โดยทั้งคู่ถือลูกบาสเก็ตบอลคนละลูก แล้วโยนลูกบาสเก็ตบอลขึ้นไป เพื่อให้ทั้งสองลูกชนกันในอากาศ อาจารย์จะพบว่า มันไม่ยากเท่าไหร่ คราวนี้ อาจารย์และเพื่อนของอาจารย์ลองเปลี่ยนจากลูกบาสเก็ตบอลเป็นลูกเทนนิส อาจารย์ก็จะพบว่า มันก็อาจจะไม่ยากมาก แต่มันก็ยากกว่าเดิม จากนั้น อาจารย์และเพื่อนของอาจารย์ลองเปลี่ยนจากลูกเทนนิสเป็นลูกแก้ว ซึ่งเล็กลงกว่าเดิม มันยากขึ้นใช่ไหมครับที่ลูกแก้ว 2 ลูก จะชนกันพอดีในอากาศ แล้วถ้าหากเป็นลูกปัด เม็ดทราย หรือผงแป้ง ล่ะครับ มันยากกว่าในกรณีของลูกบาสเก็ตบอลและลูกเทนนิสแค่ไหน
อาจารย์ต้องไม่ลืมนะครับว่า อนุภาคโปรตอนนั้นเล็กกว่าลูกปัด เม็ดทราย และผงแป้งมากๆ ดังนั้น ความท้าทายของนักฟิสิกส์ที่เซิร์นก็คือว่า พวกเขาและเธอจะทำอย่างไรให้อนุภาคโปรตอน ซึ่งเล็กมากๆ และเคลื่อนที่เร็วมากๆ มาชนกันให้ได้ ความเล็กและความเร็วนี้เองทำให้อนุภาคโปรตอนส่วนใหญ่จึงแทบไม่มี “โอกาส” ชนกันเลย พวกมันส่วนใหญ่เคลื่อนที่สวนกันครับ แต่หากนักฟิสิกส์เหล่านี้ “โชคดี” จริงๆ อนุภาคโปรตอนบางคู่ก็อาจเฉี่ยวกันได้ครับ แต่นั่นก็ไม่เพียงพอให้พลังงานของอนุภาคโปรตอนทั้งคู่เปลี่ยนไปเป็นอนุภาคใหม่ได้ สิ่งที่นักฟิสิกส์เหล่านี้ต้องการก็คือการชนกันของอนุภาคโปรตอนคู่หนึ่งแบบเต็มๆ เมื่ออ่านมาถึงตรงนี้แล้ว อาจารย์คงพอเห็นแล้วนะครับว่า ความรู้เพียงอย่างเดียวไม่พอครับ ที่จะทำให้อนุภาคโปรตอนคู่หนึ่งชนกันแบบเต็มๆ ได้
นักฟิสิกส์ที่เซิร์นต้องอาศัย “โชค” ด้วยครับ พวกเขาและเธอต้อง “เล่น” เกมส์แห่งความน่าจะเป็น กล่าวคือ พวกเขาและเธอต้องเร่งอนุภาคโปรตอนจำนวนมากๆ ซึ่งยิ่งมากก็ยิ่งดี และพยายามบีบอนุภาคโปรตอนเหล่านั้นให้เคลื่อนที่ใกล้กันให้มากที่สุด ซึ่งแน่นอนครับว่า พวกมันถูกต้านโดยแรงทางไฟฟ้าที่อนุภาคโปรตอนแต่ละตัวผลักซึ่งกันและกัน (เพราัะพวกมันมีสภาพทางไฟฟ้าบวกเหมือนกัน) ด้วยจำนวนอนุภาคโปรตอนที่มากและหนาแน่น “โอกาส” ที่อนุภาคโปรตอน 2 ตัวจะเคลื่อนที่ชนกันก็มีมากขึ้นครับ ผมใช้คำว่า “โอกาส” เพราะนักฟิสิกส์เหล่านี้ไม่สามารถควบคุมและกำหนดได้ 100% ว่า อนุภาคโปรตอนคู่ใดจะชนกันหรือไม่ และอย่างไร (แบบเฉี่ยวๆ หรือแบบเต็มๆ) นี่คือเหตุผลหนึ่งว่า ทำไมการตรวจพบอนุภาคฮิกส์จึงใช้เวลานานและงบประมาณสูงมาก แต่ในท้ายที่สุด นักฟิสิกส์ที่เซิร์นก็ตรวจพบมันจนได้ครับ [อนุภาคฮิกส์มีอายุสั้นมากๆ นะครับ มันเกิดขึ้นแค่แป๊บเดียว แล้วก็สลายไปเป็นอย่างอื่น]
มนุษย์เรา “โชคดี” นะครับที่ “โชค” ยังเข้าข้างผู้ที่มีความพยายาม