บทเรียนออนไลน์
เรื่อง ฟิสิกส์อนุภาค และ เซิร์นกับงานวิจัย

2.2 เครื่องเร่งอนุภาค

                 ในช่วงปี ค.ศ. 1930  - 1945 แหล่งกำเนิดอนุภาคต่าง ๆ ที่นักฟิสิกส์ศึกษาค้นคว้ามาจากรังสีคอสมิก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนุภาคโปรตอนพลังงานสูงที่เคลื่อนที่จากอวกาศมาเข้าชนกับนิวเคลียสของอะตอมในชั้นบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดอนุภาคขนาดเล็กหลากหลายชนิดกระจายออกและเคลื่อนที่มายังผิวโลก  แต่การศึกษาอนุภาคจากรังสีคอสมิกไม่สามารถควบคุมปัจจัยหลายอย่างได้ตามที่นักฟิสิกส์ต้องการ

                 ในเวลาต่อมา นักฟิสิกส์ได้คิดค้นอุปกรณ์ที่เรียกว่า  เครื่องเร่งอนุภาค (particle accelerator)  ซึ่งสามารถเร่งอนุภาคให้มีความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสงและเข้าชนกับอะตอมที่เป็นเป้านิ่ง หรือ เข้าชนกับอนุภาคที่ถูกเร่งให้มีความเร็วสูงมาจากทิศทางตรงข้าม  ทำให้เกิดอนุภาคขนาดเล็กหลากหลายชนิดกระจายออก สามารถตรวจวัดและวิเคราะห์สมบัติของอนุภาคต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นจากการชนนั้นได้

  รูป 2.3 และ 2.4 แสดงภาพเครื่องเร่งอนุภาคฮาดรอนหรือแอลเอชซี (Large Hadron Collider หรือ LHC) ที่เซิร์น

       การทดลองการชนกันของอนุภาค (particle collision experiment) มีอยู่ 2 ประเภท เช่นกัน คือ

1. การชนแบบเป้านิ่ง (fixed target collision) เป็นการชนที่ใช้เครื่องเร่งอนุภาคให้พลังงานกับลำอนุภาคหนึ่งจนมีพลังงานสูง จากนั้น ควบคุมให้เข้าชนกับอะตอมหรืออนุภาคที่อยู่ในวัสดุที่ใช้ทำเป้านิ่ง 

2. การชนแบบลำอนุภาค (colliding beam collision) เป็นการชนที่ใช้เครื่องเร่งอนุภาคให้พลังงานกับลำอนุภาคสองลำที่เคลื่อนที่ในทิศทางตรงข้ามจนมีพลังงานสูง จากนั้น ควบคุมให้ลำอนุภาคทั้งสองลำเข้าชนกัน โดยอนุภาคที่นำมาชนกันอาจเป็นชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกัน