โปรตอนมีมวลเท่าไร ? ตอนนี้นักฟิสิกส์วัดค่าได้ละเอียดกว่าเดิมอีก 3 หลัก

ทีมนักฟิสิกส์นานาชาติจากประเทศเยอรมนีและญี่ปุ่นได้ช่วยกันหาทางวัดมวลของโปรตอนให้ละเอียดขึ้น และประสบความสำเร็จได้ค่าที่แม่นยำขึ้นไปอีก 3 หลัก

โปรตอน เป็นอนุภาคแบริออน หรืออนุภาคแบบผสมที่เกิดจากควาร์กหลายตัว เชื่อมต่อกันด้วยกลูออน โปรตอนมีสัญลักษณ์ p หรือ p+ มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ในนิวเคลียสของทุกอะตอม เราจะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว

จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุต่างๆ มวลของอะตอมเป็นค่าที่สำคัญมากตัวหนึ่งในโลกฟิสิกส์

ทีมงานวัดน้ำหนักที่ละเอียดของโปรตอนโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Penning trap ซึ่งเก็บอนุภาคที่มีประจุไว้ภายในโดยอาศัยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า  ทีมนักวิยาศาสตร์จากเยอรมันเคยใช้อุปกรณ์นี้ในการวัดมวลของอิเล็กตรอนแบบละเอียดสูงสำเร็จมาแล้วในปี 2014 แต่ครั้งนี้ใช้  Penning trap รุ่นใหม่กว่าเดิมเพื่อมาวัดมวลโปรตอน

การวัดค่าครั้งนี้ใช้โปรตอน 1 ตัววัดเทียบกับไอออนของคาร์บอน carbon ion (¹²C⁶⁺) 1 ตัว โดยเก็บเอาไว้คนละด้านของ อุปกรณ์ที่เรียกว่า Penning trap  จากนั้นปล่อยเข้าหากันตรงส่วนกลางเพื่อสังเกตลักษณะการเคลื่อนที่ของมันก็จะออกมาเป็นอัตราส่วนของมวล และก็ได้ค่าออกมา

จากค่าเดิม ในหน่วย atomic mass unit หรือ amu ที่เราใช้ๆกันอยู่ มวลโปรตอนมีค่า 1.00727647 แต่จากการวัดค่าใหม่ หลักสุดท้ายจะยาวออกไปกลายเป็น 1.007276466583 

มวลอะตอมที่ละเอียดขึ้นมีส่วนช่วยในการศึกษาทุกๆด้านของฟิสิกส์อนุภาค

ผลงานครั้งนี้ ตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Review Letters (arXiv.org preprint).

เรียบเรียงโดย @MrVop