|
ฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานและจักรวาลวิทยา
-----------------------------------
บทนำ
เราจะกล่าวถึงอนุภาคอนุปรมาณู
(Subatomic)
ที่รู้จักกันดีหลายตัวกับอันตรกิริยาพื้นฐานที่ควบคุมพฤติกรรมของมัน
อภิปรายทฤษฎีล่าสุดของอนุภาคมูลฐาน
ซึ่งกล่าวว่าสสารทุกชนิดสร้างขึ้นมาจากอนุภาคเพียงสองสกุล คือ ควาร์ก
(quarks) กับเลพตอน (leptons)
ท้ายที่สุดเราจะอภิปรายว่าแบบจำลองเช่นนั้นมีความชัดเจนเพียงใดที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพได้
คำว่า อะตอม (atom)
มาจากภาษากรีกว่า atomos ซึ่งแปลว่า แบ่งแยกไม่ได้
ชาวกรีกโบราณเชื่อว่าอะตอมเป็นองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของสสารที่ไม่อาจแบ่งแยกได้
นั่นคือ เขาเชื่อว่ามันเป็นอนุภาคมูลฐาน การทดลองในทศวรรษ 1890
และต้นศตวรรษที่ 20 ชี้ให้เห็นว่า แนวคิดเช่นนี้ไม่ถูกต้อง
หลังคริสตศักราช 1932 นักฟิสิกส์มองภาพสสารทุกชนิดว่าประกอบด้วยอนุภาค
3 ชนิด คือ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน เริ่มจากทศวรรษ 1940
มีการค้นพบอนุภาคใหม่ ๆ
จากการทดลองหลายชนิดทั้งนี้จากการชนด้วยอนุภาคพลังงานสูงที่เรารู้จักกันดีอยู่แล้ว
อนุภาคใหม่มีความไม่เสถียรอย่างยิ่ง และมีครึ่งชีวิตสั้นมาก
กล่าวคือมีพิสัยจาก  ถึง
จนถึงปัจจุบันเราค้นพบอนุภาคมูลฐานแล้วมากกว่า 300 ชนิด
กระทั่งทศวรรษ 1960
นักฟิสิกส์ต้องงวยงง เพราะอนุภาคปรมาณูที่ค้นพบมีจำนวนมากมาย
หลากหลายชนิด
เขาประหลาดใจว่าอนุภาคเหล่านี้ที่ไม่ได้มีสัมพันธภาพเชิงระบบเกี่ยวเนื่องกัน
รูปแบบหนึ่งน่าจะช่วยให้เข้าใจโครงสร้างที่ประณีตขึ้นในโลกอนุปรมาณูได้หรือไม่
ระหว่าง 40 ปี ที่ผ่านมา
มีการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูงขึ้นทั่วโลกมากมาย
ทำให้เป็นไปได้ที่จะมองเห็นโลกของอนุปรมาณูในรายละเอียดที่ดียิ่งขึ้นจากการชนกันของอนุภาคพลังงานสูงภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้ในห้องปฏิบัติการ
ในระหว่างนี้นักฟิสิกส์ได้พัฒนาความรู้เรื่องโครงสร้างสสารของเรา
โดยคำนึงว่าทุกอนุภาคยกเว้นอิเล็กตรอน โฟตอน และอนุภาคอื่น ๆ อีก 2 3
ชนิด ประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กกว่า เรียก ควาร์ก (quarks) ตัวอย่าง
เช่น โปรตอน และนิวตรอน ไม่ได้เป็นอนุภาคมูลฐานจริง ๆ
หากแต่เป็นระบบที่ประกอบด้วยควาร์กที่ยึดกันไว้อย่างมั่นคง | 
