เมื่อเร็วๆนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พบร่องรอยของอนุภาคประหลาดที่สามารถเป็นอนุภาคและปฏิยานุภาค (หน่วยย่อยสุดของสสารและปฏิสสาร) ได้ในเวลาเดียวกัน โดยสิ่งที่น่าสนใจก็คือ นักวิทยาศาสตร์ได้มีการทำนายถึงการมีอยู่ของอนุภาคประหลาดแบบนี้มากว่า 80 ปีแล้ว

แนวคิดของปฏิยานุภาค (antiparticle) เริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ.1937 เมื่อนักฟิสิกส์ชาวอิตาลีนาม EttoreMajoranaได้ตั้งสมมติฐานขึ้นมาว่าในกลุ่มของอนุภาคชนิดเฟอร์มิออน อันได้แก่โปรตอน,นิวตรอน และอิเล็กตรอน จะมีอนุภาคที่มีมวลเท่ากันแต่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามอยู่ด้วย ซึ่งภายหลังเรารู้จักกันในชื่ออนุภาค Majorana (หรือ Majorana fermion) ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่ปกติ เพราะสามารถเป็นืั้งอนุภาคและปฏิยานุภาคได้ในเวลาเดียวกัน

ปฏิยานุภาค คืออนุภาคที่มีมวลเท่ากับอนุภาคที่เป็นคู่ของมัน แต่มีประจุไฟฟ้าที่ตรงกันข้ามกัน ยกตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ก็จะมีโพสิตรอนเป็นที่มีประจุบวกเป็นปฏิยานุภาคของมัน และหากออนุภาคทั้งสองเข้าชนกันจะเกิดการจะเกิดการประลัย (annihilation) สลายไปแล้วปลดปล่อยโฟตอน-พลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก

570px-Right_left_helicity.svg

ในการตามหาอนุภาคดังกล่าว ทีมนักวิจัยได้เลือกใช้วิธีนำแผ่นฟิล์มบางที่เป็นตัวนำยวดยิ่ง (superconductor) และ ฟิล์มบางชนิดพิเศษที่สามารถเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กได้เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) เข้าไปมาประกบกัน จากนั้นก็นำไปใส่ลงในภาชนะสุญญากาศตามด้วยการจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไปในฟิล์ม ซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กของฟิล์มบางเกิดการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอน และจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของอิเล็กตรอนที่จ่ายเข้าไปในฟิล์มบาง ก็จะส่งผลให้ quasiparticles หลุดออกมา (quasiparticles หรืออนุภาคเสมือน เป็นสิ่งที่ประพฤติตัวคล้ายกับอนุภาคแต่มันไม่ใช่อนุภาคจริงๆ โดยอิเล็กตรอนสามารถแยกออกเป็น quasiparticlesได้สามตัว คือ holon ที่แสดงสถานะทางไฟฟ้าของอิเล็กตรอน, spinon แสดงสถานะสปิน, และ orbitonแสดงสถานะโมเมนตัมเชิงมุม) ซึ่ง quasipaticles ที่หลุดออกมานี้จะถูกวัดค่าโดยเครื่องตรวจจับที่ติดตั้งไว้

อย่างไรก็ตาม quasiparticles ไม่ใช่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กำลังตามหา แต่เป็นอนุภาค Majorana ต่างหาก ทว่าสิ่งที่พวกเขาค้นพบนั้นกลับเป็นสิ่งที่มีพฤติกรรมคล้ายกับอนุภาค Majorana แต่ไม่ใช่อนุภาคดังกล่าวจริงๆ โดยมันอาจเป็นเพียงแค่ Majoranaquasiparticle (อนุภาค Majorana เสมือน) หรือไม่ก็เป็นไครัล เฟอร์มิออน (chiral fermion) ที่มีทิศการเคลื่อนที่ในหนึ่งมิติเพียงทิศทางเดียว (chirality เป็นสมบัติที่อธิบายถึงสิ่งที่เป็นเสมือนภาพในกระจกเงาของกันและกันแต่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้ในกรณีนี้เปรียบเสมือน fermion ที่มีทิศการเคลื่อนที่ทิศเดียวกันแต่มีทิศของสปินที่ต่างกันโดยผลของสปินที่แตกต่างกันของอนุภาคที่เคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกัน เปรียบเสมือนมันเป็นภาพสะท้อนของกันและกันแต่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้ จึงเรียกว่า chiral fermion)

NS120921_Figure01 (1)

ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงได้ตั้งชื่อเล่นให้กับสิ่งที่พวกเขาค้นพบว่าเป็น smoking gun ซึ่งเป็นหลักฐานสำคัญในการมีอยู่ของอนุภาค Majorana อนุภาคเทพเจ้าที่สามารถเป็นอนุภาคและปฏิยานุภาคได้ในเวลาเดียวกัน แตกต่างกับ dirac fermion ที่อนุภาคและปฏิยานุภาคแยกออกจากกัน

ถึงแม้ว่าการค้นพบในครั้งนี้จะยังไม่สามารถยืนยันการมีอยู่ของอนุภาค Majoranaได้อย่างแท้จริง แต่นั่นก็ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้พบร่องรอยของอนุภาคที่ว่านี้ ซึ่งจะเป็นแรงผลักดันสำคัญที่จะช่วยให้การค้นหานี้เกิดขึ้นต่อไป

ที่มา http://www.iflscience.com/physics/researchers-discover-angel-particle-which-is-both-matter-and-antimatter-at-the-same-time/
เรียบเรียงโดย @MrVop