ฮิเดะกิ ยุกะวะ (ค.ศ. 1907-1981) |
เน็ดเดอร์ ไมเออร์ |
ในปี ค.ศ. 1935 ฮิเดะกิ ยุกะวะ (Hideki Yukawa ) ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับแรง ที่ทำให ้ นิวคลีออน จับตัวกันอยู่ในนิวเคลียสได้ว่า เกิดจากแรงมหาศาลที่มีขอบเขตอยู่ในช่วงประมาณ 1 เฟมโตเมตร ( 10 - 15 เมตร ) ที่สำคัญคือแรงนี้เกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาคใหม่ชนิดหนึ่ง ระหว่างนิวคลีออนในนิวเคลียส โดยยุกะวะทำนายว่า อนุภาคใหม่นี้มีมวลอยู่กึ่งกลาง ระหว่าง มวลของอิเล็กตรอน และโปรตอน อีกทั้งตั้งชื่อว่า " อนุภาคมีซอน" ( meson) ซึ่งในเวลาต่อมา เน็ดเดอร์ ไมเออร์( Nedder Meyer ) และคาร์ล แอนเดอร์สัน ก็ได้สังเกตพบอนุภาค ที่คาดว่า เป็น อนุภาคมีซอนตามที่ยุกะวะอ้างถึง แต่เมื่อพวกเขาศึกษาอย่างละเอียดกลับพบว่า อนุภาคนี้ไม่ได้เกิดอันตรกิริยากับแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม แต่เกิดอันตรกิริยากับแรงนิวเคลียร์อย่าง อ่อนเท่านั้น ดังนั้นเพื่อป้องกันความสับสนทำให้ในเวลาต่อมาได้มีการเสนอว่า แท้จริงแล้ว อนุภาคมีซอนมี 2 ชนิด ชนิดแรกเกิดอันตรกิริยาอย่างเข้มและเป็นไปตามที่ยุกะวะทำนาย เรียกว่า "พายมีซอน" ( pi meson )หรือ "พายออน" (pion) ชนิดที่สอง เกิดอันตรกิริยาอย่างอ่อนเท่านั้นเรียกว่า "มิวมีซอน" ( mumeson หรือ " มิวออน" (muon) นั่นแปลว่าอนุภาคที่เน็ดเดอร์ ไมเออร์และแอนเดอร์สันพบเป็น มิวออน และหลังจากนั้น 10 ปี เซซิล แฟรงก์ เพาเวลล์ (Cecil Frank Powell ค.ศ. 1903-1969) ก็ได้ค้นพบอนุภาคพายออน อย่างไรก็ตามยังมีอีกหลายการทดลองที่สำคัญๆ จากการศึกษารังสีคอสมิก ที่ทำให้ นักวิทยาศาสตร์ พบอนุภาคใหม่ ๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ รวมทั้งการค้นพบอนุภาคใหม่ๆจากการ ทดลองด้วยเครื่องเร่งอนุภาค เพื่อจะตอบคำถามที่ว่า โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน เป็น อนุภาคมูลฐาน (elementary particles) ของสสารแล้วใช่หรือไม่ เครื่องเร่งอนุภาคเป็น เครื่องมือที่ถูกสร้างขึ้นจากแนวคิดที่ว่า ถ้าอยากรู้ว่าข้างในอนุภาคมีอะไร ก็ต้องทำให้อนุภาคนั้น แตกออก โดยการเร่งให้มีความเร็วสูงๆ แล้วนำมาชนกัน เพื่อดูส่วนที่แตกออกมา และจากการ ทดลองด้วยเครื่องมือนี้เอง ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์พบอนุภาคใหม่ ๆ หลายชนิดที่แตกออกมาจาก ทั้งในโปรตอน และนิวตรอน ตอนแรกพวกเขาเรียกกลุ่มอนุภาคเหล่านี้รวม ๆ ว่า "เฮดรอน" (hadron) แต่ดูเหมือนว่าจะมีการค้นพบเฮดรอนอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นพวกเขาจึงต้องหา หลักการที่จะมาอธิบาย หรือจัดหมวดหมู่เฮดรอนนั้นให้ได้ |
|
เมอร์เรย์ เกลล์ - มันน์ (ค.ศ. 1929- ) |
จอร์จ ชไวก์ (ค.ศ. 1937- ) |
ในปี ค.ศ.1964 เมอร์เรย์ เกลล์ - มันน์
แห่งสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียร์( California Institute of Technology )
และ จอร์จ ชไวก์ แห่ง CERN
(ตัวย่อนี้ปัจจุบันในวงการ วิทยาศาสตร์ มักอ่านออกเสียงว่า "เซิร์น" ย่อมาจากภาษาฝรั่งเศษคือ Centre European Recherche Nucleaire โดยเป็น ห้องปฏิบัติการของยุโรปในด้านฟิสิกส์ของอนุภาค (The European Laboratory forParticle Physics)) ได้เสนอแนวคิดว่า การที่จะอธิบายและจัดกลุ่มเฮดรอนที่ค้นพบ ได้นั้น ต้องเชื่อว่าในเฮดรอนมีองค์ประกอบย่อยบางอย่างที่เหมือนกัน อีกทั้งอนุภาคนี้จะเป็น องค์ประกอบย่อยที่สุดของสสารด้วย พวกเขาได้ตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า " ควาร์ก" (คำนี้เป็นคำที่ เกลล์ - มันน์เสนอขึ้นตามความประทับใจในบทกลอนบรรทัดหนึ่งในหนังสือชื่อว่า "Finnegans Wake"ซึ่งเป็นหนังสือที่กวีชื่อดัง เจมส์ จอยส์ ( James Joyce )ได้แต่งขึ้น) ในตอนแรกเกลล์-มันน์ และชไวก์ เสนอว่าควาร์กมีทั้งหมด 3 ชนิดคือ ควาร์กขึ้น (up quark) ควาร์กลง(down quark)และ ควาร์กประหลาด (strange quark) แต่จากการศึกษาอย่างจริงจังเพื่อตรวจสอบแนวคิดดังกล่าวของ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ ไม่นานก็พบหลักฐานที่แน่ใจว่า ควาร์กเป็นองค์ประกอบย่อยที่สุดชนิดหนึ่ง ของสสาร และควาร์กมีทั้งหมด 6 ชนิด คือ ควาร์กขึ้น (up quark) ควาร์กลง(down quark) ควาร์กประหลาด (strange quark) ควาร์กมีสเน่ห์ (charm quark) ควาร์กบั้นท้าย(bottom quark) และตัวสุดท้ายที่ค้นพบในปี ค.ศ. 1995 คือ ควาร์กบั้นหัว (top quark) และรู้ว่าแท้จริงแล้วใน โปรตอนนั้นประกอบด้วยควาร์กขึ้น 2 ตัวและควาร์ลง 1 ตัว สำหรับในนิวตรอนประกอบด้วย ควาร์กลง 2 ตัว และควาร์กขึ้น 1 ตัว นั่นเอง ตอนนี้เราทราบแล้วว่า อะตอม โปรตอนและนิวตรอนไม่ใช่องค์ประกอบพื้นฐานที่สุด ของสสารที่ไม่สามารถแบ่งแยกได้ หรือที่เรียกว่า "อนุภาคมูลฐาน" (elementary particles) อีกต่อไป แต่เป็นกลุ่มอนุภาคเช่น ควาร์ก อิเล็กตรอน มิวออน และนิวตริโน ต่างหากที่เป็นอนุภาคมูลฐาน ประมาณในช่วงปี ค.ศ. 1970 นักฟิสิกส์นำโดย เชลดอน ลี กลาสชาว (Sheldon Lee Glashow:1932-) ก็ได้สร้าง " แบบจำลองมาตรฐาน (standard model) ขึ้น เพื่อใช้อธิบาย สมบัติของอนุภาคมูลฐานต่างๆ ที่ค้นพบเหล่านั้น โดยแยกอนุภาคมูลฐานออกเป็น 2 กลุ่มคือ "กลุ่มควาร์ก" (quarks) และ "กลุ่มเลปตอน" (leptons)ซึ่งเป็นชื่อเรียกสำหรับอนุภาคมูลฐานที่ ไม่เกิดอันตรกิริยากับแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ได้แก่ อิเล็กตรอน (electron) มิวออน (muon) ทาว(tau) อิเล็กตรอนนิวตริโน (electron nutrino) มิวออนนิวตริโน (muon nutrino) และทาว นิวตริโน (tau nutrino) |
|
