ถ้ามีคนคนหนึ่งเปิดประเด็นคำถามขึ้นมาว่ามนุษย์เกิดมาได้อย่างไรนั้น บทสนทนานั้นอาจจะจบลงสั้นๆ หรืออาจจะพากันกลายเป็นบทสนทนาเรื่องเพศไปได้ง่ายๆ แต่ถ้าเปลี่ยนคำถามไปเป็น “จักรวาลนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไรแล้ว” ก็จะกลายเป็นบทสนทนาที่ถูกตัดจบไปอย่างรวดเร็วกว่าเดิม หรือไม่ก็ยืดเยื้อมาก ๆ จนออกแนวปรัชญาไปเลยก็ได้

        สิ่งมีชีวิตอย่างมนุษย์ สัตว์ หรือพืชนั้นต่างประกอบขึ้นด้วยองค์ประกอบเล็กๆ ที่เรียกว่าเซลล์จำนวนนับไม่ถ้วน ส่วนสิ่งของนั้นประกอบขึ้นจากสิ่งเล็กๆ ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าที่เรียกว่าอะตอม แต่ว่าเซลล์เองก็ประกอบขึ้นมาจากอะตอมเช่นกัน ทีนี้เราก็เห็นพ้องต้องกันแล้วว่าทุกอย่างล้วนประกอบขึ้นมาจากอะตอม อะตอมหลายๆ อะตอมมารวมกันก็กลายเป็นสารประกอบต่างๆ เกิดเป็นโครงสร้างง่ายๆ แล้วค่อยๆ ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ จนกลายเป็นสิ่งที่เราสามารถมองเห็นและจับต้องได้ แต่ว่าอะตอมใช่สิ่งที่เล็กที่สุดจริงหรือ? ก็ไม่ใช่อีก เพราะอะตอมก็ประกอบขึ้นจากสิ่งที่เรียกว่า “อิเล็กตรอน”, “โปรตอน”, และ “นิวตรอน” (Electron, Proton, and Neutron) ทีนี้เราได้ของที่เล็กที่สุดหรือยังนะ? คำตอบคือเราได้สิ่งที่เล็กที่สุดที่ไม่ได้มาจากการรวมตัวกันแล้ว 1 ตัว นั่นคือ “อิเล็กตรอน”นั่นเอง ส่วน “โปรตอน”, และ “นิวตรอน” นั้นยังเกิดจากการรวมตัวของสิ่งเล็กๆ ขึ้นมากอีกทีหนึ่ง สิ่งเล็กสุดท้ายที่เราจะพูดถึงในที่นี้คือ “ควาร์ก” (Quarks) นั่นเอง

          ฟิสิกส์อนุภาค (Particle Physics) คือชื่อของวิชาที่มีนักวิจัยหลากหลายสาขาให้ความสนใจและร่วมแรงร่วมใจกันศึกษาศาสตร์ของสิ่งเหล่านี้อยู่ ทั้ง “อิเล็กตรอน” และ “ควาร์ก” นั้นถือเป็นอนุภาคมูลฐาน (Elementary Particle หรือFundamental Particle) หมายถึงอนุภาคที่ไม่สามารถถูกแบ่งย่อยลงไปได้อีก ความหมายอีกนัยหนึ่งก็คือ อนุภาคพวกนี้คือสิ่งที่เล็กที่สุด (ในปัจจุบัน) เพราะมันไม่ได้ประกอบขึ้นจากอนุภาคอื่นอีกแล้ว

รูปที่ 1 แบบจำลองมาตรฐาน หรือตารางอนุภาคมูลฐานที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน

https:// wikipedia.org/, MissMJ

          จากภาพที่หนึ่ง เราจะเริ่มสังเกตได้ว่าการแบ่งหมวดหมู่ของอนุภาคมูลฐานนี้ดูไม่ยุ่งอยากมาก แต่ก็ยังคงชวนงงอยู่นิดหน่อย นั่นเป็นเพราะว่าเราสามารถแบ่งอนุภาคมูลฐานพวกนี้ออกเป็นกลุ่มย่อยๆ ได้ตามหน้าที่และลักษณะเฉพาะตัวบางอย่างของพวกมัน โดยสามารถจำแนกออกได้ดังนี้

เฟอร์มิออนและโบซอน (Fermion and Boson)

          อนุภาคกลุ่มนี้โดยแบ่งออกตามการประพฤติตัว (การกระจายตัวของอนุภาค) ที่ต่างกันและมีสปิน (เลขควอนตัมแสดงการหมุนรอบตัวเอง) ที่ต่างกัน โดนเฟอร์มิออนจะประพฤติตัวตามหลัก Fermi–Dirac statistics และมีสปินครึ่ง ส่วนโบซอนประพฤติตัวตามหลัก Bose–Einstein Statistics และมีสปินเต็ม สำหรับโบซอนนั้นจะเป็นอนุภาคสื่อแรงและอนุภาคสนาม

          เฟอร์มิออนสามารถแบ่งออกได้เป็นอีก 2 กลุ่มเล็กๆ ได้แก่ ควาร์ก (Quarks) และ เลปตอน (Leptons) ควาร์กเป็นอนุภาคที่มีสี ไม่สามารถอยู่เดี่ยวๆ ได้ และทำอันตรกิริยากันด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ส่วนเลปตอนเป็นอนุภาคที่ไม่มีสีและทำอันตรกริยากันด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า และแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (สีเป็นเลขควอนตัมชนิดหนึ่งเช่นกัน)

          ควาร์ก ประกอบไปด้วย อนุภาค 3 คู่ ได้แก่ up กับ down, charm กับ strange, และ top กับ bottom ควาร์กทั้ง 3 คู่นี้มีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน แต่ก็มีส่วนที่แตกต่างกันอยู่อย่างเห็นได้ชัดเช่นเรื่องของมวล เรียงตามลับดับจากน้อยไปมากได้แก่ คู่ของ up กับ down, charm กับ strange, และ top กับ bottom ในธรรมชาตินั้นจะพบควาร์กที่มีมวลน้อย (คู่ของ up กับ down) เท่านั้น ส่วนควาร์กที่มวลมากนั้นจะพบได้ตามการชนที่มีพลังงานสูง เช่น รังสีคอสมิก (Cosmic Ray) หรือการทดลองที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อนศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้ และอนุภาคมวลมากที่เกิดขึ้นก็มักจะสลายตัวไปอย่างรวดเร็ว แต่ถึงอย่างนั้นก็มีการคาดการณ์ว่า ควาร์กมวลมากเหล่านี้เกิดขึ้นเป็นจำนวนมากในช่วงเวลาไม่กี่วินาทีภายหลังการเกิด Big Bang (ทฤษฎีการเกิดจักรวาลที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน) เมื่อควาร์กมากกว่า 2 ตัวมารวมตัวกัน จะก่อนให้เกิดเป็น “แฮดรอน” ซึ่ง โปรตอน และ นิวตรอน ก็ถือเป็นแฮดรอนนั่นเอง

          เลปตอน แบ่งออกเป็น เลปตอนที่มีประจุไฟฟ้า หรือ เลปตรอนที่เหมือนอิเล็กตรอน ได้แก่ อิเล็กตรอน มิวออน และ เทา ส่วนเลปตอนที่เป็นกลางก็มีอนุภาคที่คล้ายคลึงกัน ได้แก่ อิเล็กตรอนนิวทริโน มิวออนนิวทริโน และ เทานิวทริโน ซึ่งแทบจะไม่ทำอันตรกริยากับอะไรเลย จึงเป็นเรื่องยากที่เราจะตรวจพบและเลปตอนที่เป็นกลางเหล่านี้

แหล่งที่มา

CERN. (2019). The Standard Model. Retrieved December 20, 2019, From https://home.cern/science/physics/standard-model

Esther Inglis-Arkell. (2012, 30 April). What are quarks, and why do they have colors and flavors?. Retrieved December 20, 2019, From https://io9.gizmodo.com/what-are-quarks-and-why-do-they-have-colors-and-flavor-5905629

ควาร์ก-กลูออน พลาสมา (Quark-gluon Plasma) และทฤษฎีสตริง (String Theory).สืบค้นเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2562. จาก http://www.neutron.rmutphysics.com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=450&Itemid=0