รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2551 มอบให้กับนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสามคนสำหรับความก้าวหน้าที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องการทำลายสมมาตร ทฤษฎีนี้เน้นย้ำว่าสามในสี่ของพลังที่ดูเหมือนจะแตกต่างกันในธรรมชาตินั้นอยู่ภายใต้ร่มเดียวกันได้อย่างไร งานนี้เป็นรากฐานที่สำคัญของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคครึ่งหนึ่งของรางวัล 1.4 ล้านเหรียญตกเป็นของ Yoichiro Nambu จากสถาบัน Enrico Fermi แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโก เขาเริ่มกำหนดคำอธิบายทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการละเมิดสมมาตรประเภทหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าสมมาตรหักที่เกิดขึ้นเอง ตั้งแต่ปี 1960
อีกครึ่งหนึ่งใช้ร่วมกันโดยนักวิจัยชาวญี่ปุ่น Makoto Kobayashi
จากองค์กรวิจัย High Energy Accelerator Research Organization ใน Tsukuba และ Toshihide Maskawa จากสถาบัน Yukawa Institute for Theoretical Physics ของมหาวิทยาลัยเกียวโต โคบายาชิและมาสคาวะค้นพบที่มาของการละเมิดสมมาตรอีกประเภทหนึ่งซึ่งเคยสังเกตแต่ไม่ได้อธิบาย งานของพวกเขาประสบความสำเร็จในการทำนายว่าธรรมชาติจะต้องมีควาร์กอย่างน้อยสามตระกูล ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร เช่น นิวตรอนและโปรตอน
ความสำเร็จของผู้ชนะเกี่ยวข้องกับ “แนวคิดที่สำคัญที่สุดในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์สมัยใหม่” Brian Greene นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์กซิตี้กล่าว
“กฎพื้นฐานของฟิสิกส์ดูเหมือนจะสมมาตรอย่างไม่น่าเชื่อ” กรีนกล่าวเสริม “แต่เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งต่างๆ ที่เราคุ้นเคยในคำว่ารอบๆ ตัวเรา เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ และผู้คน สมมาตรนั้นจำเป็นต้องลดลงตามลำดับ เพื่อให้มีโครงสร้างแบบนั้น”
มันเหมือนกับการเติมสีลงบนผืนผ้าใบเปล่า Greene
ตั้งข้อสังเกต บนผืนผ้าใบที่เปลือยเปล่า ทุกจุดจะเหมือนกันทุกประการ มีความสมมาตรอย่างสมบูรณ์ แต่เพื่อให้เห็นความงดงามของภาพวาด จิตรกรจึงเพิ่มสีสันซึ่งลดความสมมาตรลง “และนั่นคือสิ่งที่จำเป็นต้องเกิดขึ้นในจักรวาล” เขากล่าว เอกภพเริ่มเป็นทะเลอนุภาคที่ร้อนระอุ ซึ่งกฎทางฟิสิกส์ทั้งหมดหลอมรวมเป็นหนึ่งเดียว แต่เปลี่ยนรูปและเย็นลงกลายเป็นผืนผ้าผืนใหญ่
Nambu ค้นพบว่าความสมมาตรในธรรมชาติสามารถถูกซ่อนไว้ได้ — และถูกทำลายโดยธรรมชาติ Turner กล่าวว่าแนวคิดเรื่องความสมมาตรที่ซ่อนอยู่นั้นได้กลายเป็นหลักการนำทางในการทำความเข้าใจธรรมชาติในระดับที่ลึกที่สุด
วิธีหนึ่งในการทำความเข้าใจความสมมาตรที่แตกสลายโดยธรรมชาติคือการจินตนาการถึงโต๊ะอาหารค่ำทรงกลมซึ่งการจัดสถานที่มีความสมมาตร มีผ้าเช็ดปากอยู่ทางซ้ายและขวาของจานอาหารค่ำแต่ละใบ ดังนั้นด้านใดด้านหนึ่งจึงดูเหมือนกัน แต่เมื่อผู้รับประทานอาหารเอื้อมมือไปหยิบผ้าเช็ดปากทางด้านซ้าย เขาจะกำหนดทางเลือกสำหรับทุกคนที่ร่วมโต๊ะ และความสมมาตรก็พังทลาย
ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 Nambu กำลังศึกษาปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวด ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนดจะไหลอย่างฉับพลันโดยไม่มีการต้านทานใดๆ ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตนี้ อิเล็กตรอนซึ่งปกติจะผลักกันจะรวมตัวกันเป็นคู่ทันที Nambu ใช้เวลาสองปีในการพัฒนาแนวคิดของการทำลายสมมาตรที่เกิดขึ้นเองเพื่ออธิบายว่าตัวนำยิ่งยวดทำงานอย่างไร จากนั้นเขาก็ใช้ความคิดอย่างรวดเร็วกับฟิสิกส์ของอนุภาค
“Nambu เป็นคนแรกที่ใช้แนวคิดเรื่องความสมมาตรที่แตกสลายโดยธรรมชาติในฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐาน นั่นคือ ความสมมาตรที่เป็นคุณสมบัติที่ถูกต้องของสมการพื้นฐานในทฤษฎี แต่ไม่ได้รับการตระหนักในคำตอบของสมการเหล่านี้ และด้วยเหตุนี้ ไม่ปรากฏให้เห็นได้ง่ายในคุณสมบัติของอนุภาคมูลฐาน” Steven Weinberg จาก University of Texas at Austin กล่าว ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1979 กล่าว แนวคิดของ Nambu “ได้พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจคุณสมบัติของอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์ผ่านแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง pi mesons” เขากล่าว และเสริมว่ามันยังช่วยรวมอันตรกิริยาที่อ่อนแอและแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าด้วยกัน
Nambu ค้นพบกลไกที่ฝังอยู่ในกฎของฟิสิกส์ซึ่งทำให้ลักษณะของสมมาตรเปลี่ยนไปเมื่อเอกภพวิวัฒนาการ ในทางเทคนิค Nambu ได้แนะนำทุ่งสเกลาร์ ซึ่ง Greene เปรียบได้กับหมอกที่กระจายตัวอยู่ทุกหนทุกแห่ง “เราไม่รู้ว่ามันมีอยู่ มันไม่มีลักษณะเฉพาะ แต่กฎของฟิสิกส์รู้เกี่ยวกับหมอกนั้น และมันมีบทบาทในการลดความสมมาตร” กรีนกล่าว
รักษาตัวเอง
ลุยเลย! คุณสมควรได้รับข่าววิทยาศาสตร์
ติดตาม
“การศึกษาเกี่ยวกับสมมาตรที่แตกสลายนี้ของเขาไม่เพียงแต่เป็นการปูทางไปสู่ความสมมาตรที่ซ่อนอยู่ในฟิสิกส์ของอนุภาคในวงกว้างมากขึ้นเท่านั้น” เทอร์เนอร์กล่าว “แต่ยังได้อธิบายว่าทำไมพายมีซอนจึงเบากว่ามีซอนอื่นๆ ทั้งหมด”
Kobayashi และ Maskawa ตรวจสอบการละเมิดสมมาตรที่แตกต่างกันมาก พวกเขาพยายามอธิบายชุดการทดลองที่ทำให้งงงวย ซึ่งดำเนินการครั้งแรกโดย James Cronin และ Val Fitch ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1960 ในการทดลองเหล่านั้น อนุภาคของอะตอมที่เรียกว่า K mesons จะไม่ทำงานเหมือนเดิมหากอนุภาคถูกแทนที่ด้วยปฏิอนุภาคของพวกมัน และการทดลองเดียวกันนี้เกิดขึ้นในเอกภพแบบกระจกมอง ซึ่งมีการสลับซ้ายขวา (โครนินและฟิทช์ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1980 จากการทดลองนี้)
Credit : fashionaims.com
umpchampagne.com
vecfat.net
mmofan.net
francktioni.com
zaufanafirma.net
butserancientfarm.org
balthasarburkhard.net
efacasagrande.net
bereanbaptistchurchbatesville.com
sharkgame.org
coachfactoryoutlettcd.net
montichiaricalcio.com
