ขณะที่ฉันเดินข้ามรางรถไฟและขับรถลอดใต้ซุ้มประตูสีน้ำเงินที่เป็นทางเข้า อันเป็นสัญลักษณ์ของศูนย์ฟิสิกส์อนุภาคของสหรัฐฯ ก็ส่องประกายระยิบระยับเหมือนหินอ่อนในระยะไกล ขับต่อไปอีกเล็กน้อย ผ่านกลุ่มบ้านไร่สีขาว วัวกระทิงอเมริกันฝูงเล็ก และโกดังสีส้มและสีน้ำเงินขนาดใหญ่ซึ่งเป็นที่ตั้งของหนึ่งในสองการทดลองทางฟิสิกส์พลังงานสูงของห้องปฏิบัติการ และโครงสร้าง 16 ชั้นดูเหมือน
จะ โผล่ออกมา
จากภูมิประเทศที่ราบเรียบของรัฐอิลลินอยส์เหมือนมหาวิหารคอนกรีต แต่ในระยะใกล้ ความไม่สมบูรณ์เล็กน้อยเริ่มปรากฏขึ้น นั่งร้านสักหน่อย ทางเข้าถูกปิดกั้นที่นั่น จากนั้น เมื่อไหลออกมาจากโถงกระจก ฉันได้ยินเสียงอู้อี้ของการเจาะ เช่นเดียวกับเอง กำลังอยู่ระหว่างการปรับปรุงเมื่อฉันไปเยี่ยมชม
เมื่อปลายปี 2011 แต่ถึงแม้การเปลี่ยนแปลงในห้องโถงจะเป็นเพียงการตกแต่ง แต่การเปลี่ยนแปลงในห้องแล็บอาจเป็นหนึ่งในการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งที่สุดในประวัติศาสตร์ 45 ปี เมื่อวันที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2554 เทวาตรอน เครื่องเร่งอนุภาคเรือธง ได้ชนโปรตอนและแอนติโปรตอนตัวสุดท้าย
การหยุดทำงานเป็นสัญญาณการสิ้นสุดของการค้นพบที่ยาวนานถึง 28 ปีในเครื่องจักรรุ่นเก๋า รวมถึงท็อปควาร์ก (ค้นพบในปี 1995) และเทานิวตริโน (2000) นอกจากนี้ยังเป็นการยอมรับอย่างเงียบๆ ว่าสำหรับอนาคตอันใกล้นี้ สหรัฐฯ ได้ยกตำแหน่ง “พรมแดนพลังงาน” ของฟิสิกส์ให้กับยุโรป
กำลังยุ่งอยู่กับการค้นหาข้อมูลในการค้นหาฮิกส์โบซอน . อย่างไรก็ตาม การสิ้นสุดไม่ได้หมายถึงการสิ้นสุด “เรามีตัวเร่งปฏิกิริยา 10 ตัวในสถานที่นี้” สตีฟ โฮล์มส์ นักฟิสิกส์กล่าวพร้อมอาการระคายเคืองเพียงเล็กน้อย “เราปิดหนึ่งในนั้น โอเคไหม” เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ฉันได้พูดคุยด้วย
โฮล์มส์กระตือรือร้นที่จะชี้ให้เห็นว่าการชนกันของลำแสงพลังงานสูงของอนุภาคไม่ใช่วิธีเดียวในการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ด้วยเครื่องเร่งความเร็ว อีกทางเลือกหนึ่งซึ่ง วางแผนที่จะติดตามคือการมองหาปฏิสัมพันธ์ที่หายากระหว่างอนุภาคที่มีพลังงานต่ำ ในการทดลองประเภทนี้ พารามิเตอร์สำคัญไม่ใช่พลังงาน
ของลำแสง
แต่เป็นความเข้มของแสง นั่นคือจำนวนของอนุภาคที่ผลิตต่อวินาที หวยซองเข้มข้นเพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดความเข้มจึงมีความสำคัญ ให้พิจารณานิวตริโน สิ่งลึกลับที่เกือบจะไร้มวลเหล่านี้มีชื่อเสียงที่ขี้อายเกี่ยวกับการมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคอื่นๆ ดังนั้นยิ่งการทดลองสามารถผลิตนิวตริโนได้มาก
เช่น การกระแทกลำแสงโปรตอนที่มีความเข้มข้นสูงเข้าใส่เป้าหมายที่เป็นกราไฟต์ โอกาสในการตรวจจับพวกมันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น . กระบวนการอื่นๆ ที่หาได้ยากกว่าอันตรกิริยาของนิวตริโน เช่น การสลายตัวของมิวออนเป็นอิเล็กตรอนแบบไร้นิวตริโนที่ไม่เคยสังเกตมาก่อน อาจตรวจจับได้
หากจำนวนการสลายตัวสูงพอนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับการทดลอง “พรมแดนความเข้ม” ดังกล่าวมาเป็นเวลา 20 ปี เปรียบเทียบการตามล่าหาเศษซากหายากกับการจับสลาก “เมื่อคุณเล่นลอตเตอรี่ ทุกคนรู้ว่าโอกาสชนะของคุณมีมากขึ้นหากคุณซื้อตั๋วเพิ่ม” เขาอธิบาย
สำหรับการเปลี่ยนการเน้นจากฟิสิกส์พลังงานสูงเป็นฟิสิกส์ที่มีความเข้มสูงนั้นไม่ใช่ลอตเตอรีมากเท่ากับการเดิมพันที่คำนวณได้ ด้วยเงินทุนสำหรับวิทยาศาสตร์ที่คงที่หรือลดลง และ LHC ตั้งเป้าหมายที่จะครอบงำการวิจัยที่ใช้พลังงานสูงในทศวรรษหน้าและต่อๆ ไป ห้องปฏิบัติการจึงมุ่งเน้นความพยายามใหม่
ในโครงการ
ที่รับประกันผลลัพธ์ที่น่าสนใจ ต้องการทีมนักวิทยาศาสตร์ที่มีขนาดเล็กลง และใช้ประโยชน์จากความเชี่ยวชาญที่มีอยู่ ในการวิจัยนิวตริโนและการออกแบบเครื่องเร่งความเร็ว โฮล์มส์ตั้งข้อสังเกตว่าโครงการใหม่เหล่านี้ไม่น่าจะเทียบชั้นคู่แข่งระดับนานาชาติได้ เนื่องจากมีกลุ่มอื่นไม่กี่กลุ่ม
ที่ทำการวิจัยประเภทนี้ “นี่เป็นโอกาสสำหรับสหรัฐฯ ที่จะสร้างตำแหน่งผู้นำในด้านฟิสิกส์ที่สำคัญมากซึ่งจะคงอยู่ต่อไปอีกหลายทศวรรษ” เขากล่าว “ถ้าเราทำถูกต้อง เราก็แค่ทำลายการแข่งขัน” การมองโลกในแง่ดีมีอยู่มากมายที่และนักวิจัยทั้งหมดที่ฉันพบที่นั่นแสดงความตื่นเต้นเกี่ยวกับอนาคต
แม้แต่ผู้ที่ยังคงทำงานเกี่ยวกับการทดลองเครื่องตรวจจับทั้งสอง ก็ดูกระตือรือร้นที่จะทำการวิเคราะห์ครั้งสุดท้ายเกี่ยวกับการค้นหา และเป้าหมายอื่นๆ แม้ว่าพวกเขาจะโศกเศร้ากับการเกษียณอายุของม้าทำงานเก่าก็ตาม อย่างไรก็ตาม มีอันตรายที่อาจเกิดขึ้นรออยู่ข้างหน้า และไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับองค์กร
ขนาดใหญ่ที่จะเปลี่ยนแนวทาง ผู้อำนวยการของ ซึ่งเป็นผู้นำห้องแล็บมาตั้งแต่ปี 2548 ยอมรับว่าเขายังคงสร้างกรณีสำหรับจุดสนใจใหม่ของห้องแล็บในชุมชนฟิสิกส์ที่กว้างขึ้น สถานการณ์ด้านเงินทุนยังไม่ชัดเจน เนื่องจากการทดลองเชิงรุก-ชายแดนที่วางแผนไว้หลายครั้งยังคงรอให้รัฐสภาสหรัฐฯ
หรือกระทรวงพลังงานอนุมัติงบประมาณ เวลา ความพยายาม และการวางแผนมากมายทำให้ มุ่งไปสู่พรมแดนแห่งความเข้มข้น แต่อัตราต่อรองของการเดิมพันนี้ไม่ได้อยู่ภายใต้การควบคุมของห้องปฏิบัติการทั้งหมด สำหรับนักฟิสิกส์ที่ทำงานที่นั่น เวลาเหล่านี้ไม่แน่นอนและน่าตื่นเต้น
นิวตริโนในไฟแก็ซ อนาคตอันใกล้นั้นเล็กอย่างเหลือเชื่อ เกือบจะไร้มวล และ จากจุดที่มองเห็นของฉันที่อยู่ใต้ดิน 100 ม. ข้างหน้าเครื่องตรวจจับ กำลังรูดผ่านร่างกายของฉันด้วย (อาจจะ) น้อยกว่าความเร็วแสงเพียงเล็กน้อย อยู่ในเส้นทางของลำแสงนิวตริโนที่ผลิตขึ้นเมื่อโปรตอนจากเครื่องเร่งความเร็ว
หัวฉีดหลักของห้องปฏิบัติการชนกับเป้าหมายที่เป็นกราไฟท์ การปะทุของนิวตริโนหลายล้านล้านผ่านมันทุกๆ 2.2 วินาที แม้ว่า จะอยู่ในทำเลที่ยอดเยี่ยม แต่ก็เป็นฮีโร่ที่ไม่มีใครรู้จักในฟิสิกส์ของนิวตริโน “เป้าหมายคือการทำความเข้าใจวิธีที่นิวตริโนโต้ตอบกับนิวเคลียสต่างๆ จำนวนมากพร้อมกัน”
