ទ្រឹស្តីអំពីអត្ថិភាពនៃអង់ទីម៉ាទ័រ

ទ្រឹស្តីអំពីអត្ថិភាពនៃអង់ទីម៉ាទ័រ

អង់ទីម៉ាទ្រីស គឺជាគោលគំនិតដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតមួយនៅក្នុងរូបវិទ្យាសម័យទំនើប ពីព្រោះវាស្តាប់ទៅដូចជា "កូនភ្លោះ" នៃរូបធាតុដែលយើងដឹង ប៉ុន្តែមានលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទុយគ្នា។ នៅក្នុងការស្រមើស្រមៃដ៏ពេញនិយម អង់ទីម៉ាទ្រីស ជារឿយៗត្រូវបានពិពណ៌នាថាជាឥន្ធនៈដ៏អស្ចារ្យ ឬអ្វីមួយដ៏គ្រោះថ្នាក់ ពីព្រោះវាអាច "ផ្ទុះ" នៅពេលប៉ះជាមួយរូបធាតុ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្រៅពីការនិទានរឿងប្រឌិតវិទ្យាសាស្ត្រ អង់ទីម៉ាទ្រីស គឺជាអង្គភាពរូបវន្តពិតប្រាកដ ដែលត្រូវបានសង្កេត ផលិត និងសិក្សានៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។ សំណួរដ៏ធំគឺ៖ ប្រសិនបើអង់ទីម៉ាទ្រីសគួរតែមានក្នុងបរិមាណប្រៀបធៀបទៅនឹងរូបធាតុ ហេតុអ្វីបានជាសកលលោកដែលយើងឃើញផ្សំឡើងស្ទើរតែទាំងស្រុងដោយរូបធាតុ?

ការយល់ដឹងអំពី Antimatter និងប្រភពដើមនៃគោលគំនិត

នៅក្នុងរូបវិទ្យាភាគល្អិត ភាគល្អិតបឋមនីមួយៗជាទូទៅមានសមភាគីអង់ទីភាគល្អិត។ អង់ទីភាគល្អិតមានម៉ាស់ដូចគ្នានឹងសមភាគីរបស់វាដែរ ប៉ុន្តែផ្ទុយពីបន្ទុកអគ្គិសនី និងចំនួនកង់ទិចជាច្រើនទៀត។ ឧទាហរណ៍សាមញ្ញបំផុតគឺអេឡិចត្រុងដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមាន ខណៈដែលសមភាគីអង់ទីភាគល្អិតរបស់វាគឺប៉ូស៊ីត្រុងដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន។ ស្រដៀងគ្នានេះដែរ ប្រូតុងមានអង់ទីប្រូតុង នឺត្រុងមានអង់ទីនឺត្រុង និងអ្វីៗផ្សេងទៀត។

គំនិតនៃអង់ទីម៉ាទ័របានកើតចេញពីការអភិវឌ្ឍទ្រឹស្តីកង់ទិច និងទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេ។ នៅចុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1920 លោក Paul Dirac បានបង្កើតសមីការ Dirac ដើម្បីពិពណ៌នាអំពីអេឡិចត្រុងតាមទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេ។ សមីការនេះបានផ្តល់លទ្ធផលជាដំណោះស្រាយគណិតវិទ្យាដែលដំបូងឡើយគួរឱ្យងឿងឆ្ងល់៖ បន្ថែមពីលើដំណោះស្រាយថាមពលវិជ្ជមាន ក៏មានដំណោះស្រាយថាមពល "អវិជ្ជមាន" ផងដែរ។ ជំនួសឱ្យការបដិសេធវា លោក Dirac បានបកស្រាយដំណោះស្រាយនេះថាបង្ហាញពីអត្ថិភាពនៃភាគល្អិតមួយផ្សេងទៀតដែលស្រដៀងនឹងអេឡិចត្រុង ប៉ុន្តែមានបន្ទុកផ្ទុយ។ ការទស្សន៍ទាយនេះត្រូវបានបញ្ជាក់នៅឆ្នាំ 1932 នៅពេលដែលលោក Carl Anderson បានរកឃើញ positron នៅក្នុងដាននៃកាំរស្មីលោហធាតុ។ ចាប់តាំងពីពេលនោះមក អង់ទីម៉ាទ័របានក្លាយជាផ្នែកមូលដ្ឋាននៃរូបវិទ្យាភាគល្អិត។

របៀបដែល Antimatter "មាន" នៅក្នុងធម្មជាតិ

តាមទ្រឹស្តី អង់ទីម៉ាទ្រីសអាចមានតាមរយៈយន្តការជាច្រើន៖

១. ការផលិតជាគូ
ថាមពលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់អាចបំលែងទៅជាគូភាគល្អិត-អង់ទីភាគល្អិត។ ឧទាហរណ៍ ហ្វូតុងថាមពលខ្ពស់អាចបង្កើតអេឡិចត្រុង និងប៉ូស៊ីត្រុង។ ដំណើរការនេះតម្រូវឱ្យមានលក្ខខណ្ឌខ្លាំង ដូចជានៅជិតស្នូលអាតូមធ្ងន់ នៅជិតផ្កាយនឺត្រុង ឬការប៉ះទង្គិចគ្នានៃភាគល្អិតថាមពលខ្ពស់។

២. កាំរស្មីលោហធាតុ និងបាតុភូតតារារូបវិទ្យា
អង់ទីម៉ាទ័រក៏បង្កើតឡើងដោយធម្មជាតិផងដែរ នៅពេលដែលកាំរស្មីលោហធាតុប៉ះទង្គិចជាមួយបរិយាកាស ឬរូបធាតុអន្តរតារា។ ដូច្នេះ ប៉ូស៊ីត្រុង និងអង់ទីប្រូតុងអាចត្រូវបានរកឃើញដោយឧបករណ៍អវកាស។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បរិមាណរបស់វាមានតិចតួចណាស់ ដូចជា "ធូលី" ជាជាងសមាសធាតុសំខាន់នៃសកលលោក។

៣. ប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរថាមពលខ្ពស់
នៅក្នុងព្រឹត្តិការណ៍មិនធម្មតាដូចជាការផ្ទុះស៊ូពើណូវ៉ា យន្តហោះប្រតិកម្មប្រហោងខ្មៅ ឬព្រឹត្តិការណ៍ផ្ទុះកាំរស្មីហ្គាម៉ា ថាមពលដ៏ធំសម្បើមអាចបង្កើតជាភាគល្អិតផ្សេងៗ រួមទាំងអង់ទីភាគល្អិតផងដែរ។

ទោះបីជាវាមានវត្តមាននៅក្នុងធម្មជាតិក៏ដោយ អង់ទីម៉ាទ្រីសមានទំនោរ "បាត់" យ៉ាងឆាប់រហ័សនៅពេលដែលវាជួបប្រទះនឹងរូបធាតុ ហើយឆ្លងកាត់ការបំផ្លាញ។

ការបំផ្លាញ៖ រូបធាតុជួបនឹងអង់ទីម៉ាទ្រីស

នៅពេលដែលភាគល្អិតមួយជួបនឹងអង់ទីភាគល្អិតរបស់វា ពួកវាអាចបំផ្លាញគ្នាទៅវិញទៅមក ដោយបំលែងម៉ាស់ទៅជាថាមពល ជាធម្មតាក្នុងទម្រង់ជាហ្វូតុងហ្គាម៉ា ឬភាគល្អិតផ្សេងទៀត។ នេះជាមូលហេតុដែលអង់ទីរូបធាតុហាក់ដូចជា "កម្រ" ក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ៖ ពិភពលោករបស់យើងត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយរូបធាតុ ដូច្នេះប្រសិនបើអង់ទីរូបធាតុណាមួយលេចឡើង វានឹងប៉ះទង្គិចជាមួយរូបធាតុជុំវិញយ៉ាងឆាប់រហ័ស។

ការបំផ្លាញចោលមិនមានន័យថា "បាត់ទៅវិញដោយគ្មានដាន" ទេ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញវាជាការបំលែងថាមពលយោងទៅតាមគោលការណ៍អភិរក្សថាមពល និងម៉ាស់-ថាមពលរបស់អែងស្តែង (E=mc²)។ ដំណើរការនេះគឺជាអ្វីដែលធ្វើឱ្យអង់ទីម៉ាទ្រីសមានភាពទាក់ទាញខាងទ្រឹស្តីសម្រាប់ថាមពល ប៉ុន្តែពិបាកប្រើជាក់ស្តែងណាស់ ពីព្រោះការផលិត និងការផ្ទុករបស់វាពិបាកខ្លាំងណាស់។

ទ្រឹស្តីនៃអតុល្យភាពនៃរូបធាតុ-អង់ទីម៉ាទ្រីស (អស៊ីមេទ្រីបារីយ៉ុង)

សំណួរដ៏ធំបំផុតមួយនៅក្នុងលោកធាតុវិទ្យាគឺ៖ ហេតុអ្វីបានជាសកលលោកត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយរូបធាតុ? ប្រសិនបើ Big Bang បានបង្កើតបរិមាណរូបធាតុ និងអង់ទីម៉ាទ្រីសស្មើគ្នា ពួកវាគួរតែបានបំផ្លាញគ្នាទៅវិញទៅមក ដោយបន្សល់ទុកនូវសកលលោកដែលពោរពេញទៅដោយគ្មានអ្វីក្រៅពីវិទ្យុសកម្មនោះទេ។ ការពិតដែលថាកាឡាក់ស៊ី ផ្កាយ ភព និងមនុស្សមានបង្ហាញថាដំបូងឡើយមាន "លើស" តិចតួចនៃរូបធាតុលើសពីអង់ទីម៉ាទ្រីស។

បាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថា អសមមាត្របារីយ៉ុង។ ដើម្បីពន្យល់ពីមូលហេតុដែលមានបារីយ៉ុងច្រើនជាង (ដូចជាប្រូតុង និងនឺត្រុង) ជាងអង់ទីបារីយ៉ុង អ្នករូបវិទ្យាសំដៅទៅលើលក្ខខណ្ឌដែលគេស្គាល់ថាជាលក្ខខណ្ឌ Sakharov (1967) ដែលជាលក្ខខណ្ឌបីសម្រាប់សកលលោកដើម្បីបង្កើតអតុល្យភាពនៃរូបធាតុ៖

១. ត្រូវតែមានដំណើរការមួយដែលរំលោភលើការអភិរក្សចំនួនបារីយ៉ុង។
2. ត្រូវតែមានការរំលោភលើស៊ីមេទ្រី C (បន្ទុក) និង CP (បន្ទុក-សមភាព)។
៣. ស្ថានភាពនៅខាងក្រៅលំនឹងកម្ដៅត្រូវតែកើតឡើង។

នៅក្នុងគំរូស្តង់ដារនៃរូបវិទ្យាភាគល្អិត ការរំលោភបំពាន CP ពិតជាមានមែន (ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងការរលួយនៃមេសុនមួយចំនួន) ប៉ុន្តែទំហំរបស់វាហាក់ដូចជាមិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីពន្យល់ពីភាពលេចធ្លោនៃរូបធាតុដែលយើងសង្កេតឃើញនោះទេ។ នេះបើកលទ្ធភាពនៃរូបវិទ្យាថ្មីលើសពីគំរូស្តង់ដារ។

ស៊ីមេទ្រី CPT និងលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តនៃអង់ទីម៉ាទ្រីស

នៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌនៃទ្រឹស្តីវាលកង់ទិច មានគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានមួយហៅថា ស៊ីមេទ្រី CPT ដែលជាការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការបំលែងបីយ៉ាង៖ C (ជំនួសភាគល្អិតដោយអង់ទីភាគល្អិត) P (បញ្ច្រាសកូអរដោនេលំហដូចជាកញ្ចក់) និង T (បញ្ច្រាសទិសដៅនៃពេលវេលា)។ ជាទូទៅ ទ្រឹស្តីដែលស្របនឹងទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេ និងមេកានិចកង់ទិចព្យាករណ៍ថា CPT គួរតែត្រូវបានអភិរក្ស។

ជាលទ្ធផល អង់ទីម៉ាទ្រីសគួរតែមានលក្ខណៈសម្បត្តិស្រដៀងគ្នាខ្លាំងទៅនឹងរូបធាតុ ដូចជាម៉ាស់ដូចគ្នា និងវិសាលគមថាមពលអាតូមដូចគ្នា (មានសញ្ញាបន្ទុកផ្ទុយគ្នា)។ ការពិសោធន៍ដែលមានភាពជាក់លាក់ រួមទាំងការវាស់វែងលើអង់ទីអ៊ីដ្រូសែន បន្តសាកល្បងថាតើអង់ទីម៉ាទ្រីសពិតជាដូចគ្នាទៅនឹងរូបធាតុក្នុងទិដ្ឋភាពដែលបានព្យាករណ៍ទាំងអស់ឬអត់។ រហូតមកដល់ពេលនេះ មិនមានភាពខុសគ្នាណាមួយដែលរំលោភលើ CPT ត្រូវបានរកឃើញនោះទេ ប៉ុន្តែការធ្វើតេស្តកាន់តែមានភាពតឹងរ៉ឹងជាងមុនតាមពេលវេលា។

អង់ទីអ៊ីដ្រូសែន និងកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងដើម្បីចាប់យកអង់ទីម៉ាទ្រីត

ព្រឹត្តិការណ៍សំខាន់មួយគឺការបង្កើត និងចាប់អង់ទីអ៊ីដ្រូសែនដោយជោគជ័យ ដែលជាអាតូមដែលផ្សំឡើងពីអង់ទីប្រូតុង និងប៉ូស៊ីត្រុង។ ការពិសោធន៍នៅ CERN ដូចជា ALPHA បានកាន់អង់ទីអ៊ីដ្រូសែនដោយជោគជ័យនៅក្នុងអន្ទាក់ម៉ាញេទិកឱ្យបានយូរល្មមដើម្បីវាស់លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។ ការវាស់ស្ទង់វិសាលគមនៃអង់ទីអ៊ីដ្រូសែនបើប្រៀបធៀបទៅនឹងអ៊ីដ្រូសែនធម្មតាផ្តល់នូវវិធីដ៏រសើបខ្ពស់មួយដើម្បីសាកល្បងស៊ីមេទ្រីជាមូលដ្ឋាន។

បញ្ហាប្រឈមចម្បងក្នុងការស្រាវជ្រាវអង់ទីម៉ាទ្រីសគឺការផ្ទុក។ អង់ទីម៉ាទ្រីសមិនអាចរក្សាទុកក្នុងធុងធម្មតាបានទេ ព្រោះវានឹងមានទំនាក់ទំនងជាមួយជញ្ជាំង ដែលផ្សំឡើងពីរូបធាតុ។ ដូច្នេះ អន្ទាក់អេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចត្រូវបានប្រើក្នុងកន្លែងទំនេរខ្ពស់ និងសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យភាគល្អិត "អណ្តែត" ដោយមិនចាំបាច់ប៉ះជាមួយរូបធាតុ។

អង់ទីម៉ាទ័រ និង ទំនាញផែនដី៖ តើពួកវាដូចគ្នាឬ?

សំណួរគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយទៀត៖ តើអង់ទីម៉ាទ្រីសឆ្លើយតបទៅនឹងទំនាញផែនដីយ៉ាងដូចម្តេច? យោងតាមទ្រឹស្តីនៃទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅ ទំនាញផែនដីអាស្រ័យលើថាមពល និងម៉ាស់ ដូច្នេះអង់ទីម៉ាទ្រីសគួរតែធ្លាក់ចុះដូចរូបធាតុដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការវាស់វែងដោយផ្ទាល់គឺពិបាកខ្លាំងណាស់ ពីព្រោះអង់ទីម៉ាទ្រីសពិបាកបង្កើត និងផ្ទុក។

ការពិសោធន៍សម័យទំនើបព្យាយាមវាស់ស្ទង់ការបង្កើនល្បឿននៃការធ្លាក់ចុះរបស់អង់ទីអ៊ីដ្រូសែន។ ប្រសិនបើវាបង្ហាញថាអង់ទីម៉ាទ្រីសធ្លាក់ចុះខុសគ្នា វានឹងក្លាយជាការរកឃើញដ៏សំខាន់មួយដែលនឹងអង្រួនការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីទំនាញផែនដី និងស៊ីមេទ្រីនៃធម្មជាតិ។ ប៉ុន្តែទ្រឹស្តីសំខាន់ៗភាគច្រើនព្យាករណ៍ពីភាពខុសគ្នាធំដុំណាមួយឡើយ។ អ្វីដែលពួកគេស្វែងរកគឺគម្លាតតូចៗដែលអាចកើតមាន ដែលអាចបង្ហាញពីរូបវិទ្យាថ្មី។

ទ្រឹស្តីអង់ទីម៉ាទ័រក្នុងលោហធាតុវិទ្យា៖ តើមាន "សកលលោកអង់ទីម៉ាទ័រ" ដែរឬទេ?

គំនិតដ៏យូរអង្វែងមួយនៅក្នុងលោកធាតុវិទ្យាគឺលទ្ធភាពនៃតំបន់ធំៗនៃសកលលោកដែលគ្របដណ្ដប់ដោយអង់ទីម៉ាទ័រ ដូចជាកាឡាក់ស៊ីអង់ទីម៉ាទ័រ ឬចង្កោមកាឡាក់ស៊ី។ ប្រសិនបើជាការពិត ព្រំដែនដែលរូបធាតុ និងអង់ទីម៉ាទ័រជួបគ្នានឹងបង្កើតកាំរស្មីហ្គាម៉ាដែលមានលក្ខណៈនៃការបំផ្លិចបំផ្លាញទ្រង់ទ្រាយធំ។

រហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន ការសង្កេតតាមតារាសាស្ត្រមិនទាន់បានរកឃើញភស្តុតាងរឹងមាំសម្រាប់ "ដែនអង់ទីម៉ាទ័រ" នៅចម្ងាយលោហធាតុជិតៗនៅឡើយទេ។ ទិន្នន័យកាំរស្មីហ្គាម៉ា និងការវាស់វែងកាំរស្មីលោហធាតុ ទំនងជាបង្ហាញថា សកលលោកដែលអាចសង្កេតបានត្រូវបានគ្របដណ្ដប់ដោយរូបធាតុ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការស្វែងរកនៅតែបន្ត ឧទាហរណ៍ ដោយប្រើឧបករណ៍រាវរកក្នុងលំហ ដែលស្វែងរកស្នូលអង់ទីហេលីយ៉ូម ឬអង់ទីភាគល្អិតធ្ងន់ដ៏កម្រផ្សេងទៀត។

Penutup

ទ្រឹស្ដីនៃអត្ថិភាពនៃអង់ទីម៉ាទ័រមិនមែនគ្រាន់តែជាការស្មាននោះទេ ប៉ុន្តែជាផ្នែកមួយពិតប្រាកដនៃរូបវិទ្យា ដែលត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់តាមរយៈការពិសោធន៍។ អង់ទីម៉ាទ័រមានជាផលវិបាកដ៏ប្រណិតនៃសមីការជាមូលដ្ឋាននៃមេកានិចកង់ទិចទំនាក់ទំនង ដែលបានបង្ហាញឱ្យឃើញតាមរយៈការរកឃើញប៉ូស៊ីត្រុង ការផលិតអង់ទីភាគល្អិតនៅក្នុងឧបករណ៍បង្កើនល្បឿន និងការបង្កើតអង់ទីអ៊ីដ្រូសែន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អាថ៌កំបាំងដ៏ធំបំផុតនៅតែមាន៖ ហេតុអ្វីបានជាសកលលោក "ជ្រើសរើស" សារធាតុជាងអង់ទីម៉ាទ័រ?

ដើម្បីឆ្លើយសំណួរនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកំពុងធ្វើតេស្តរកការរំលោភបំពាន CP ដោយប្រៀបធៀបលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់អ៊ីដ្រូសែន និងអង់ទីអ៊ីដ្រូសែនយ៉ាងច្បាស់លាស់ និងស៊ើបអង្កេតពីរបៀបដែលអង់ទីម៉ាទ្រីសមានឥរិយាបទនៅក្នុងទំនាញផែនដី។ ការវាស់វែងកាន់តែច្បាស់លាស់នីមួយៗអាចបើកទ្វារឱ្យមានការយល់ដឹងថ្មីៗអំពីប្រភពដើមនៃសកលលោក ច្បាប់ជាមូលដ្ឋានរបស់វា និងប្រហែលជារូបវិទ្យាលើសពីគំរូស្តង់ដារ។ អង់ទីម៉ាទ្រីស ជាចុងក្រោយមិនមែនគ្រាន់តែជាផ្ទុយពីរូបធាតុនោះទេ ប៉ុន្តែជាកញ្ចក់ដែលអាចបង្ហាញថាតើការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីធម្មជាតិគឺពេញលេញឬអត់ ឬថាតើវានៅតែមានអាថ៌កំបាំងយ៉ាងជ្រាលជ្រៅ។