สหรัฐฯ ทดสอบ BREAD เครื่องมือตรวจจับสสารมืดในอวกาศสำเร็จในระยะแรก

มหาวิทยาลัยชิคาโก และห้องทดลอง เฟอร์มิแลป (Fermilab) ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา ประสบความสำเร็จในการทดสอบ BREAD หรือ Broadband Reflector Experiment for Axion Detection เครื่องมือตรวจจับสสารมืดในระยะแรก แม้ว่าท้ายที่สุดจะไม่สามารถตรวจจับอนุภาคสสารมืด ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีแอกเซียน (Axion) และโฟตอนมืด (Dark Photons) เป็นส่วนประกอบ

ปัจจุบันสสารมืดยังคงเป็นความลับอยู่ แต่นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานทางด้านฟิสิกส์ว่าสสารมืด คือ สสารในจักรวาลที่เรามองไม่เห็น แต่สามารถตรวจพบได้เพราะอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของสสารมืดที่มีต่อสสารปกติในกาแล็กซี่ สสารมืดเป็นองค์ประกอบในอวกาศ  

เครื่องมือ BREAD ใช้วิธีการแบบบรอดแบนด์ (Broadband) เพื่อค้นหาสสารมืด แม้ว่าจะเป็นการวิธีการที่ยากลำบาก โดยนักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบความยากที่ว่าเสมือนกำลังค้นหาสถานีส่งวิทยุแห่งหนึ่ง ในขณะที่มีความถี่คลื่นวิทยุจากสถานีต่าง ๆ มากกว่า 100,000 สถานี

การทำงานของเครื่องมือ BREAD โครงสร้างของเครื่องมือมีลักษณะเป็นจานรูปร่างคล้ายท่อโลหะขนาดประมาณโต๊ะทำงาน โดยมันสามารถตรวจจับโฟตอนและแอกเซียนที่เคลื่อนตัวผ่านเซนเซอร์บริเวณปลายด้านหนึ่ง ภายใต้สนามแม่เหล็กความแรงสูง แม้จะเป็นการทดสอบในระยะแรกที่ไม่พบอนุภาคโฟตอนและแอกเซียน แต่ผลการทดสอบยืนยันว่าเครื่อง BREAD มีความไวต่อการตรวจจับตรงตามที่นักวิทยาศาสตร์ได้วางแผนเอาไว้

แผนการพัฒนาเครื่องมือ BREAD ยังคงดำเนินการในระยะต่อไปเพื่อให้มีขีดความสามารถเพียงพอที่จะตรวจจับอนุภาคโฟตอนและแอกเซียน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นส่วนประกอบสำคัญของสสารมืดบนอวกาศ

"ผลลัพธ์การทดสอบครั้งนี้เป็นหมุดหมายสำคัญสำหรับแนวคิดของเรา ซึ่งแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการทดสอบครั้งแรก และมันเป็นเรื่องดีการทำทดสอบด้านวิทยาศาสตร์ที่สำคัญสามารถทำได้โดยเครื่องมือขนาดประมาณโต๊ะทำงาน โดยทีมขนาดเล็กที่สามารถทำทุกอย่างตั้งแต่การสร้างการทดลองไปจนถึงการวิเคราะห์ข้อมูล แต่ยังคงมีผลกระทบอย่างมากต่อฟิสิกส์อนุภาคสมัยใหม่" สเตฟาน นิกิก (Stefan Knirck) นักวิชาการหลังปริญญาเอกของเฟอร์มิแลป (Fermilab) หนึ่งในผู้นำทีมงานพัฒนาเครื่องมือ BREAD กล่าวอธิบายเพิ่มเติม

การทดสอบเครื่องมือ BREAD จุดประกายให้เห็นว่าการศึกษาสสารมืดสามารถทำได้ทั้งการใช้เครื่องมือขนาดเล็ก ติดตั้งในพื้นที่ขนาดเล็กโดยมีต้นทุนในการวิจัยน้อย และการใช้เครื่องมือขนาดใหญ่ เช่น เครื่องตรวจจับชนแฮดรอนขนาดใหญ่ (LHC) ที่ถูกสร้างให้มีลักษณะเป็นอุโมงค์ทรงกลมขนาดใหญ่กว่า 27 กิโลเมตร และฝังเอาไว้ใต้พื้นดินบริเวณพรมแดนระหว่างประเทศฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ 

สำหรับการทดสอบในขั้นตอนต่อไปเครื่องมือ BREAD จะถูกขนส่งไปยังห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne National Laboratory รวมไปถึงการพัฒนางานวิจัยร่วมกับห้องปฏิบัติการอื่น ๆ เช่น SLAC National Accelerator Laboratory, MIT, Caltech และ Jet Propulsion Laboratory ขององค์การนาซา ซึ่งกำลังทำงานวิจัยร่วมกับมหาวิทยาลัยชิคาโคและห้องปฏิบัติการเฟอร์มิแลป (Fermilab)

"ปัจจุบันยังคงมีคำถามมากมายด้านวิทยาศาสตร์และต้องการแนวคิดใหม่ ๆ ที่สร้างสรรค์เพื่อตอบคำถามเหล่านี้" 

"ผมคิดว่าการทดสอบเครื่อง BREAD ในครั้งนี้เป็นตัวอย่างที่ดีของแนวคิดสร้างสรรค์เหล่านี้ เนื่องจากเป็นความร่วมมือกันระหว่างห้องปฏิบัติการขนาดเล็กในมหาวิทยาลัยและองค์กรวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ระดับประเทศ"  

เดวิด มิลเลอร์ หนึ่งในผู้นำทีมงานพัฒนาเครื่องมือ BREAD กล่าวอธิบายเพิ่มเติม

ปัจจุบันสารมืดยังคงเป็นความลับที่ยิ่งใหญ่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ โดยคาว่าสสารมือเป็นส่วนประกอบกว่า 85% ของสารทั้งหมดในจักรวาล และมีผลกระทบต่อดาวฤกษ์ และกาแล็กซี แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าสสารมืดมันประกอบด้วยอะไร เนื่องจากสารมืดมีลักษณะที่ไม่สามารถมองเห็นได้ ไม่มีการประสานกับแสง ไม่ส่งแสงและไม่สะท้อนแสง  

ที่มาของข้อมูล Space.com