จุดประสงค์การเรียนรู้
ระบุจุดมุ่งหมาย พันธกิจ ผลงานชิ้นสำคัญ และ ประโยชน์ ของการค้นคว้าวิจัยของเซิร์น
อธิบายหลักการสำคัญของเครื่องมือที่ใช้ในการค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของเอกภพ
เซิร์น (CERN) หรือ องค์กรแห่งยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ เป็นองค์กรนานาชาติระดับชั้นนำของโลกที่ทำงานวิจัยเพื่อศึกษาต้นกำเนิดและองค์ประกอบพื้นฐานของเอกภพ โดยผลที่ได้จากการค้นคว้าวิจัยสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาคุณภาพชีวิตในหลากหลายด้าน
รูป 2.1 บริเวณที่ตั้งการทดลองของเซิร์น วงแหวนของเครื่องเร่งอนุภาค LHC ที่เป็นอุโมงค์ใต้ดินเส้นรอบวงยาวกว่า 27 กิโลเมตรและ ตำแหน่งสถานีหลักของเครื่องตรวจวัดอนุภาค 4 เครื่อง ได้แก่ CMS ATLAS ALICE และ LHCb (Copyright: CERN)
2.1 ประวัติและพันธกิจหลักของเซิร์น
ความพยายามในการไขปริศนาองค์ประกอบพื้นฐานของสสารและแรงในเอกภพ ได้พัฒนามาเป็นงานวิจัยแขนงหนึ่งในสาขาฟิสิกส์ที่เรียกว่า ฟิสิกส์อนุภาค (Particle Physics) ในอดีต เครื่องมือสำหรับการทำงานวิจัยด้านนี้มีขนาดใกล้เคียงกับขนาดห้องปฏิบัติการ แต่เพื่อการค้นพบอนุภาคชนิดใหม่ที่มีมวลมากขึ้น จำเป็นต้องสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีเส้นรอบวงหลายกิโลเมตร เนื่องจากการศึกษาอนุภาคที่มีมวลมากขึ้น ต้องใช้พลังงานสูงขึ้นเพื่อสร้างสภาวะที่อนุภาคเหล่านั้นจะเกิดขึ้น พร้อมสร้างเครื่องตรวจวัดที่สามารถตรวจวัดได้เพื่อศึกษาสมบัติของอนุภาคเหล่านี้ ทำให้สาขางานวิจัยด้านนี้มีชื่อเรียกอีกชื่อว่าฟิสิกส์พลังงานสูง (High Energy Physics)
หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 นักวิทยาศาสตร์ในยุโรปได้ประชุมร่วมกันเพื่อพิจารณาจัดตั้งองค์กรสำหรับการศึกษาและค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์นิวเคลียร์รวมถึงการแบ่งปันงบประมาณด้านเครื่องมือและการดำเนินการต่าง ๆ สภาการประชุมดังกล่าวได้รับการตั้งชื่อเป็นภาษาฝรั่งเศสว่า Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire หรือเรียกสั้น ๆ ด้วยตัวอักษรย่อว่า CERN อ่านว่า เซิร์น ในภาษาอังกฤษ
รูป 2.2 นักวิทยาศาสตร์และผู้มีส่วนเกี่ยวข้องในการก่อตั้ง เซิร์น ร่วมประชุมกันเพื่อเลือกสถานที่ในการก่อสร้างอาคารและห้องทดลองของเซิร์น (Copyright: CERN)
วันที่ 29 กันยายน ค.ศ. 1954 หลังการก่อตั้งสภาการประชุมได้ไม่นาน สภาดังกล่าวได้ยุติลง และองค์กรที่ก่อตั้งขึ้นได้รับการตั้งชื่อใหม่ ซึ่งเป็นชื่อที่ใช้ในปัจจุบันนั่นคือ Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire ในภาษาฝรั่งเศส (หรือ European Organization for Nuclear Research ในภาษาอังกฤษ หรือ องค์กรแห่งยุโรปเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ ในภาษาไทย)
ในระยะเวลาต่อมา งานวิจัยหลักขององค์กรนี้มุ่งเน้นการศึกษาอนุภาคในระดับที่เล็กกว่านิวเคลียสรวมถึงแรงอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคเหล่านี้ และเพื่อให้สอดคล้องกับขอบเขตการวิจัยดังกล่าวจึงมีการเสนอให้เปลี่ยนชื่อเป็น สถาบันค้นคว้าวิจัยฟิสิกส์อนุภาคแห่งยุโรป (Laboratoire Européen pour la Physique des Particules หรือ European laboratory for particle physics ในภาษาอังกฤษ) อย่างไรก็ตาม คำว่า CERN หรือ เซิร์น ยังคงเป็นชื่อย่อขององค์กรเช่นเดิม เนื่องจากเป็นชื่อที่คุ้นเคยของนักวิทยาศาสตร์และคนส่วนใหญ่ เซิร์นในช่วงก่อตั้งเริ่มแรกมีสมาชิก (member states) ทั้งหมด 12 ประเทศ ซึ่งเป็นประเทศในทวีปยุโรปทั้งสิ้น หลังจากนั้นจึงมีการรับสมาชิกที่มาจากประเทศในแถบทวีปอื่น ๆ เพิ่มเติม
พันธกิจหลักของเซิร์น ได้แก่
งานศึกษาวิจัยเพื่อสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานและต้นกำเนิดของเอกภพ
การพัฒนาและถ่ายทอดเทคโนโลยี
การสร้างความร่วมมือระหว่างนานาประเทศในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ให้ก้าวหน้า
การให้การศึกษาเพื่อสร้างนักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรุ่นต่อ ๆ ไป
ในการดำเนินงานกว่า ครึ่งศตวรรษของเซิร์น ได้ผ่านอุปสรรคและพบความสำเร็จมากมาย ได้ค้นพบองค์ความรู้ใหม่ให้กับมนุษยชาติหลายเรื่อง โดยมีเครื่องมือสำคัญที่ใช้ค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาค นั่นคือ เครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องตรวจวัดอนุภาค ซึ่งในที่นี้ จะมีการให้ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องตรวจวัดอนุภาค ก่อนจะกล่าวถึงผลงานการค้นพบครั้งสำคัญของเซิร์น 2 ครั้ง ได้แก่ การค้นพบอนุภาค ซีโบซอน (Z0) และ ดับเบิลยูโบซอน (W±) ในปี ค.ศ. 1983 และการค้นพบ ฮิกส์โบซอน (H0) ในปี ค.ศ. 2012