light-by-light scattering หรือการกระเจิงของแสงเนื่องจากอนุภาคของแสงอย่างโฟตอนเกิดการชนกันเองนั้น เป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ที่เคยถูกทำนายด้วยฟิสิกส์ควอนตัมเมื่อหลายปีก่อน แต่เนื่องจากมันไม่สามารถอธิบายได้ด้วยฟิสิกส์แบบดั้งเดิม จึงเป็นการยากสำหรับนักฟิสิกส์ที่จะค้นพบและเมื่อไม่นานมานี้สถานีตรวจวัด ATLAS หนึ่งใน 4 สถานีตรวจวัดที่สำคัญของสถาบัน CERN ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ได้พบหลักฐานชิ้นแรกของปรากฏการณ์ที่อนุภาคของแสงซึ่งมีพลังงานสูงชนกันเองแล้วเกิดการกระเจิงขึ้นมา

ซึ่งการที่นักฟิสิกส์สามารถตรวจวัดปรากฏการณ์ดังกล่าวนี้ได้นั้น ต้องขอบคุณไปยังกลุ่มนักวิจัยที่ศึกษาฟิสิกส์พลังงานสูง (high energy physics) ซึ่งเป็นวิชาที่อธิบายถึงปรากฏการณ์ธรรมชาติในระดับพลังงานที่สูงที่เราไม่สามารถพบเห็นได้ ในชีวิตประจำวัน โดยนักวิจัยกลุ่มนี้ได้ใช้ไอออนของโลหะหนักอย่างตะกั่ว นำมาเร่งความเร็วด้วยเครื่องเร่งอนุภาค เมื่อไอออนของตะกั่วถูกเร่งความเร็วภายใต้สนามไฟฟ้า จะก่อให้เกิดกลุ่มของอนุภาคโฟตอน (แสง) ขึ้นมาห่อหุ้มไอออนของตะกั่วนั้น โดยไอออนของตะกั่วถูกจะเร่งความเร็วมากขึ้นเรื่อยๆและเกิดการชนกันในที่สุด ผลปรากฏว่าสถานีตรวจวัด ATLAS สามารถจับสัญญาณของอนุภาคโฟตอนที่ล้อมรอบไอออนของตะกั่วที่เกิดการชนกันเองได้ซึ่งเราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ultra-peripheral collisions (การชนกันเองของโฟตอน)นอกจากนั้นแล้วในการเดินเครื่องเร่งอนุภาคในปี 2015 ยังได้มีการพัฒนาขีดความสามารถของสถานีตรวจวัด ATLAS อีกด้วย

การค้นพบในครั้งนี้ถือเป็นหลักฐานชิ้นแรกที่ยืนยันทฤษฏีทางฟิสิกส์ควอนตัม หลังจากที่ความพยายามที่จะค้นหาปรากฏการณ์นี้หมดลงเนื่องจากเป็นเวลากว่าทศวรรษที่นักฟิสิกส์คว้าน้ำเหลว จนกระทั่งในปี 2015 ที่ผ่านมาสถานีตรวจวัด ATLAS ก็สามารถตรวจวัดปรากฏการณ์ดังกล่าวได้ในที่สุด หลังจากที่สถานีนี้ได้ทำการทดลองกว่า 4 พันล้านเหตุการณ์ในปีนั้น และพบว่ามีถึง 13 เหตุการณ์ที่เข้าข่าย โดยผลของการค้นพบในครั้งนี้มีความน่าเชื่อถือในระดับ 4.4 sigma หรือคิดเป็น 99.9989 %  นั่นหมายความว่าในการตรวจวัดปรากฏการณ์ต่างๆนั้นนอกจากความสามารถของนักวิจัยแล้วขีดความสามารถของเครื่องมือก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยที่จะช่วยเพิ่มระดับความน่าเชื่อถือของผลการทดลอง

ที่มา http://www.sci-news.com/physics/high-energy-light-by-light-scattering-05131.html
เรียบเรียงโดย @MrVop