What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Translator: Varintorn Tacha Reviewer: Sakunphat Jirawuthitanant

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

หากคุณต้องหยิบสิ่งของในชีวิตประจำวัน เช่น ถ้วยกาแฟ แล้วหักครึ่ง

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

แล้วแบ่งครึ่งอีกครั้ง และทำต่อไปเรื่อย ๆ สุดท้าย มันจะไปสุดที่ตรงไหน?

Could you keep on going forever?

คุณแบ่งมันตลอดไปได้ไหม

Or would you find a set of indivisible building blocks

หรือคุณจะพบเซ็ตองค์ประกอบ ที่แบ่งแยกไม่ได้

out of which everything is made?

ซึ่งสร้างทุกสิ่งทุกอย่างขึ้นมา?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

นักฟิสิกส์ได้ค้นพบสิ่งหลัง นั่นคือ สสารประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน

the smallest things in the universe.

ซึ่งเป็นสิ่งที่เล็กที่สุดในจักรวาล

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

อนุภาคมีปฏิกิริยาต่อกันตามทฤษฎีที่เรียกว่า “แบบจำลองมาตรฐาน”

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

แบบจำลองมาตรฐานเป็นการห่อหุ้ม โลกควอนตัมอันแปลกประหลาด

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

ของอนุภาคขนาดเล็กนับไม่ถ้วน ที่แบ่งแยกไม่ได้

It also covers the forces that govern how particles move,

นอกจากนี้ยังครอบคลุมถึงพลังที่ ควบคุมการเคลื่อนที่ของอนุภาค

interact, and bind together to give shape to the world around us.

ปฏิกิริยา และการรวมตัวเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างรูปร่างให้กับโลกรอบตัวเรา

So how does it work?

แล้วมันทำงานยังไงล่ะ

Zooming in on the fragments of the cup,

เมื่อซูมเข้าไปที่เศษของถ้วย

we see molecules, made of atoms bound up together.

เราจะเห็นโมเลกุล ซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่รวมตัวกัน

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

โมเลกุลเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของ ทุกสารประกอบทางเคมี

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

อะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด ของทุกองค์ประกอบในตารางธาตุ

But the atom is not the smallest unit of matter.

แต่อะตอมไม่ใช่หน่วยที่เล็กที่สุดของสสาร

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

การทดลองพบว่าแต่ละอะตอม มีนิวเคลียสหนาแน่นขนาดเล็ก

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กกว่า

The electron is, as far as we know,

เท่าที่เราทราบในเวลานี้ อิเล็กตรอน

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

ถือเป็นองค์ประกอบพื้นฐานอย่างหนึ่ง ของจักรวาลที่แบ่งแยกไม่ได้

It was the first Standard Model particle ever discovered.

มันเป็นอนุภาคแบบจำลองมาตรฐาน ตัวแรกที่เคยค้นพบ

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

อิเล็กตรอนจับกับนิวเคลียสของอะตอม ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

They attract each other by exchanging particles called photons,

พวกมันดึงดูดกันโดยการแลกเปลี่ยนอนุภาค ที่เรียกว่า โฟตอน

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

ซึ่งเป็นควอนตัมของแสง ที่นำพาแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

one of the fundamental forces of the Standard Model.

ซึ่งเป็นหนึ่งในแรงพื้นฐาน ของแบบจำลองมาตรฐาน

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

นิวเคลียสยังมีความลับอีกมากมายที่ต้อง เปิดเผย เนื่องจากมีโปรตอนและนิวตรอนอยู่

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

แม้ว่าครั้งหนึ่งเคยคิดว่าเป็นอนุภาคมูลฐาน ด้วยตัวมันเอง แต่ในค.ศ. 1968

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

นักฟิสิกส์พบว่าโปรตอนและนิวตรอน แท้จริงแล้วประกอบด้วยควาร์ก

which are indivisible.

ซึ่งแบ่งแยกไม่ได้

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

โปรตอนประกอบด้วยควาร์ก “อัพ” สองตัว และควาร์ก “ดาวน์” หนึ่งตัว

A neutron contains two down quarks and one up.

นิวตรอนประกอบด้วยควาร์กดาวน์สองตัว และอัพหนึ่งตัว

The nucleus is held together by the strong force,

นิวเคลียสถูกยึดไว้ด้วยกัน ด้วยพลังอันแข็งแกร่ง

another fundamental force of the Standard Model.

ซึ่งเป็นพลังพื้นฐานอีกชนิดหนึ่ง ของแบบจำลองมาตรฐาน

Just as photons carry the electromagnetic force,

เช่นเดียวกับที่โฟตอนมีแรงแม่เหล็กไฟฟ้า

particles called gluons carry the strong force.

อนุภาคที่เรียกว่ากลูออน ก็มีแรงอย่างแรงเช่นกัน

Electrons, together with up and down quarks,

อิเล็กตรอนและควาร์กอัพและดาวน์ ดูเหมือนจะเป็น

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

สิ่งที่เราต้องใช้ในการสร้างอะตอม และดังนั้นจึงใช้ในการอธิบายสสารปกติได้

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

อย่างไรก็ตาม การทดลองพลังงานสูงเผยให้เห็น ว่า แท้จริงแล้วมีควาร์กอยู่ 6 ตัว ได้แก่

down & up, strange & charm, and bottom & top

อัพและดาวน์ สเตรนจ์และชาร์ม และ บอตทอมและท็อป

- and they come in a wide range of masses.

และมีมวลที่หลากหลาย

The same was found for electrons,

เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน

which have heavier siblings called the muon and the tau.

ซึ่งมีพี่น้องที่มีน้ำหนักมากกว่าเรียกว่า มิวออน (muon) และเทา (tau)

Why are there three (and only three) different versions

ทำไมแต่ละอนุภาคจึงมี สามรูปแบบ (และเพียงสามเท่านั้น)

of each of these particles?

ที่แตกต่างกัน

This remains a mystery.

มันยังคงเป็นปริศนาอยู่

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

อนุภาคหนักเหล่านี้เกิดขึ้น ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

ในการชนกันของพลังงานสูง และจะไม่พบในชีวิตประจำวัน

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

เนื่องจากพวกมันสลายตัวไปเป็นอนุภาค ที่เบากว่าอย่างรวดเร็วมาก

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

การสลายดังกล่าวเกี่ยวข้องกับ การแลกเปลี่ยนอนุภาคแบกแรง

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

ที่เรียกว่า W และ Z ซึ่งมีมวล ต่างจากโฟตอน

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

พวกมันแบกรับแรงที่อ่อนแอซึ่งเป็น พลังสุดท้ายของแบบจำลองมาตรฐาน

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

แรงเดียวกันนี้เองทำให้ โปรตอนและนิวตรอนแปลงร่างเป็นกันและกัน

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของปฏิกิริยาฟิวชัน ที่ขับเคลื่อนดวงอาทิตย์

To observe the W and Z directly,

ในการสังเกต W และ Z โดยตรง

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

เราต้องการการชนกันของพลังงานสูง ที่เกิดจากเครื่องเร่งอนุภาค

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

มีอนุภาคแบบจำลองมาตรฐานอีกประเภทหนึ่ง ที่เรียกว่า นิวตริโน (neutrinos)

These only interact with other particles through the weak force.

สิ่งเหล่านี้จะมีปฏิกิริยากับอนุภาคอื่น ผ่านแรงอ่อนเท่านั้น

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

นิวตริโนหลายล้านล้านตัวที่ เกิดจากดวงอาทิตย์ บินผ่านตัวเราทุกวินาที

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

การวัดปฏิกิริยาที่อ่อนพบว่า มีนิวตริโนหลายประเภท

associated with the electron, muon, and tau.

ที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน มิวออน และเทา

All these particles also have antimatter versions,

อนุภาคทั้งหมดนี้ยังมีปฏิสสาร

ซึ่งมีประจุตรงข้ามกัน แต่กลับเหมือนกันทุกประการ

which have the opposite charge but are otherwise identical.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

อนุภาคของสสารและปฏิสสารถูกสร้างขึ้น เป็นคู่ในการชนกันของพลังงานสูง

and they annihilate each other when they meet.

และพวกมันจะทำลายล้างกัน เมื่อพวกมันมาบรรจบกัน

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

อนุภาคสุดท้ายของแบบจำลองมาตรฐานคือ ฮิกส์โบซอน

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

ซึ่งเป็นระลอกคลื่นควอนตัม ในสนามพลังงานพื้นหลังของจักรวาล

การโต้ตอบกับสาขานี้คือวิธี ที่อนุภาคสสารพื้นฐานได้รับมวล

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

according to the Standard Model.

ตามแบบจำลองมาตรฐาน

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

การทดลองแอตลัส (ATLAS) เกี่ยวกับเครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่

is studying the Standard Model in-depth.

กำลังศึกษาแบบจำลองมาตรฐานในเชิงลึก

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

ด้วยการวัดอนุภาคและแรงที่ประกอบ เป็นจักรวาลอย่างแม่นยำ

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

นักฟิสิกส์ของแอตลัสสามารถ ค้นหาคำตอบของความลึกลับ

not explained by the Standard Model.

ที่ไม่ได้อธิบายไว้ในแบบจำลองมาตรฐาน

For example, how does gravity fit in?

ตัวอย่างเช่น แรงโน้มถ่วงมีบทบาทอย่างไร

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

ความสัมพันธ์ที่แท้จริงระหว่าง ตัวพาแรงและอนุภาคสสารคืออะไร

How can we describe “Dark Matter”,

เราจะอธิบาย “สสารมืด”

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

ซึ่งประกอบเป็นมวลส่วนใหญ่ในจักรวาล แต่ยังไม่มีใครเข้าใจได้อย่างไร

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

แม้ว่าแบบจำลองมาตรฐานจะให้คำอธิบาย ที่สวยงามสำหรับโลกรอบตัวเรา

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

แต่ก็ยังมีความลึกลับใน จักรวาลเหลืออีกมากให้สำรวจอยู่