“ไม่มีอะไรแบบนี้ในเยอรมนี” เคลาส์ เคิร์นผู้อำนวยการสถาบันมักซ์พลังค์ (MPI) เพื่อการวิจัยโซลิดสเตต ในเมืองชตุทท์การ์ท ประเทศเยอรมนี กล่าวขณะที่เราเดินไปรอบ ๆ ห้องปฏิบัติการความแม่นยำของสถาบันซึ่งเปิดในปี 2555 ด้วยราคาเพียง €25m. เคิร์นพาฉันไปทัวร์พร้อมไกด์ของศูนย์ ซึ่งเขามีส่วนร่วมด้วยตั้งแต่เริ่มก่อตั้งในปี 2551 ในช่วงพักจากการเข้าร่วมสัมมนาเพื่อเฉลิมฉลองชีวิต
ของมานูเอล คาร์โดนา
อดีตผู้อำนวยการสถาบันที่เสียชีวิตเมื่อต้นปีนี้ อาคารแห่งนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ไม่เฉพาะในเยอรมนีเท่านั้นแต่ทั่วโลก เนื่องจากมีพื้นที่สำหรับนักวิจัยเพื่อทำการทดลองที่แยกคลื่นไหวสะเทือน เสียง และไฟฟ้าออกจากสิ่งแวดล้อม ห้องโถงทดลองยาว 60 ม. เป็นที่ที่การกระทำทั้งหมดเกิดขึ้น
แต่ละห้องบุด้วยโลหะนำไฟฟ้าที่ทำหน้าที่เป็นกรงฟาราเดย์เพื่อป้องกันไม่ให้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเล็ดลอดเข้ามา รวมทั้งโฟมที่ช่วยลดแรงสั่นสะเทือนของอะคูสติก สุดท้าย ห้องทดลองถูกห่อหุ้มด้วย “กล่อง” ที่ทำจากเหล็กเชื่อมชิ้นเดียว ภายในห้องส่วนใหญ่มีการติดตั้งกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด
ซึ่งใช้ในการตรวจสอบอะตอม โมเลกุล และโครงสร้างนาโนที่อุณหภูมิต่ำมาก – ประมาณ 10 mK นอกจากนี้ยังมีการทดลองบางอย่างที่พิจารณาการขนส่งอิเล็กตรอนในระดับควอนตัม ซึ่งต้องใช้สภาพแวดล้อมที่เสถียรซึ่งเย็นลงประมาณ 1 mK ที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ การสั่นสะเทือนใดๆ ก็ตาม
จะทำให้ตัวอย่างร้อนขึ้นซึ่งลดความแม่นยำของการทดลอง แม้ว่าห้องต่างๆ ในปัจจุบันจะใหญ่โต แต่ห้องเหล่านี้ก็ถูกสร้างขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับการทดลองใดๆ ที่อาจจำเป็นในอนาคต “เราต้องการทำให้ห้องปฏิบัติการรองรับอนาคต” เคิร์นกล่าวเสริม นักวิจัยจากห้องทดลองความแม่นยำหวังว่า
สิ่งอำนวยความสะดวกจะช่วยให้พวกเขาทำวิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้นมากมาย ส่งผลให้มีเอกสารและอาจได้รับรางวัล แต่อย่างน้อยในด้านนั้น ตัวอาคารเองก็เอาชนะพวกเขาไปแล้ว ด้วยการออกแบบที่ได้รับรางวัล ประจำปีนี้จากสมาคมสถาปนิกเยอรมัน สร้างขึ้นบนบล็อกคอนกรีตเพื่อลดแรงสั่นสะเทือน
จากภายนอก
โดยมีห้องทดลองทั้งหมด 11 ห้อง ซึ่งแต่ละห้องมีขนาดประมาณ 36 ม. 3นั่งอยู่บนบล็อกคอนกรีตน้ำหนักเพิ่มอีก 150 ตัน ซึ่งเสริมด้วยไฟเบอร์กลาส การคำนวณผิดพลาดนี้ ประกอบกับการแข่งขันระหว่าง ทำให้เครื่องจักรมีอัตราการชนกันที่สูงมาก ขณะนี้ ทั้งสองแห่งผลิต กว่าพันล้านคู่
และเครื่องตรวจจับอนุภาค ได้ใช้ประโยชน์จากข้อมูลเพิ่มเติม กระบวนการเฉพาะที่ทำให้สามารถวัดค่า β ได้คือความไม่สมดุลของอัตราการสลายตัว(แอนติควาร์กด้านล่างและดาวน์ควาร์ก) (ควาร์กด้านล่างและแอนติควาร์กด้านล่าง) กับมีซอนอีกสองตัว K s (คาออนที่เป็นกลางที่มีอายุสั้น)
และ (ชาร์มควาร์กและแอนติควาร์ก) ความไม่สมดุลนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก สามารถสลายตัว โดยตรงหรือหลังจากการ “สั่น” ครั้งแรก และในทางกลับกันสำหรับB 0. การสั่นเป็นปรากฏการณ์ที่บีมีซอนที่เป็นกลางสามารถเปลี่ยนเป็นแอนไทม์ซอนของมันได้โดยการสร้างท็อปควาร์ก “เสมือน” ของอนุภาค
และปฏิอนุภาคชั่วขณะ หลักการความไม่แน่นอนทำให้สามารถสร้างท็อปควาร์กที่หนักกว่ามากได้ แต่เพียงในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น เนื่องจากการรบกวนทางกลเชิงควอนตัมระหว่างเส้นทางการสลายตัวโดยตรงและแบบสั่นโดยเฉลี่ยแล้ว จะมีอายุยืนยาวกว่าเล็กน้อยก่อนที่จะสลายตัว
เนื่องจาก
องค์ประกอบเฉพาะของเมทริกซ์ CKM ที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของรสชาติในการสั่นและการสลายตัวโดยตรง ขนาดของความไม่สมดุลนี้จึงเป็นสัดส่วน มากกว่าที่เคย ดังนั้น วิทยาศาสตร์ใหม่ของคลื่นความโน้มถ่วงอาจเผยให้เห็น นอกเหนือจากแผนที่ที่แม่นยำและมีรายละเอียด
เกี่ยวกับพฤติกรรมของหลุมดำแล้ว ยังรวมถึงลายเซ็นของฟิสิกส์พื้นฐานใหม่ด้วย และมันจะไม่ง่ายเลย มันยังคงเป็นซากรถไฟ นั้นต่ำเกินกว่าจะผลิตท็อปควาร์กที่มีมวลมหาศาลได้ นอกจากนี้ ท็อปควาร์กจำนวนเล็กน้อยที่ถูกผลิตขึ้นจากคอลไลเดอร์ที่มีพลังงานสูงกว่าจะสลายตัวเป็นส่วนใหญ่
เนื่องจากการอันตรกิริยาที่อ่อนแอต้องรักษาความน่าจะเป็นไว้ นั่นคือควาร์กประเภทอัพจะต้องแปลงเป็นหนึ่งในสามของควาร์กประเภทดาวน์ แต่ไม่มีอะไรอย่างอื่น เมทริกซ์ CKM จะต้องเป็น “หนึ่งเดียว” ในทางคณิตศาสตร์ เมทริกซ์เอกภาพมีคุณสมบัติที่เมื่อคูณด้วยคอนจูเกตเฮอร์มีเชียนV † CKM
(ทรานสโพสของคอนจูเกตเชิงซ้อน) ผลลัพธ์ที่ได้คือเมทริกซ์หน่วย ความสัมพันธ์นี้นำไปสู่สมการจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบเมทริกซ์ CKM บางส่วนเป็นตัวแทนของการอนุรักษ์ความน่าจะเป็นโดยตรง เช่น กำลังสองขององค์ประกอบในแต่ละแถวหรือแต่ละคอลัมน์ต้องรวมกันเพื่อให้ได้หนึ่ง
แต่ก็มีจำนวนอื่นๆ ที่จำนวนเชิงซ้อนสามจำนวนรวมกันเป็นศูนย์ ความสัมพันธ์หลังสามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกบน “แผนภาพอาร์แกนด์” ซึ่งมีแกนที่สอดคล้องกับจำนวนจริงและจำนวนจินตภาพ ในแผนภาพดังกล่าว จำนวนเชิงซ้อนจะแสดงด้วยเส้น ดังนั้นผลรวมของจำนวนเชิงซ้อนหลายตัว
สามารถแสดงได้โดยเริ่มบรรทัดหนึ่งโดยที่บรรทัดก่อนหน้าสิ้นสุด เช่นเดียวกับการบวกเวกเตอร์ ในสมการเอกภาพของเมทริกซ์ จำนวนเชิงซ้อนสามจำนวนรวมกันเป็นศูนย์ ดังนั้นเส้นทั้งสามจึงรวมกันเป็นรูปสามเหลี่ยมที่เรียกว่า “สามเหลี่ยมเอกภาพ” มีสามเหลี่ยมเอกภาพทั้งหมดหกรูป หนึ่งรูปสำหรับแต่ละ
คู่ของคอลัมน์หรือแถวในเมทริกซ์ และความสูงของสามเหลี่ยมแต่ละรูปสอดคล้องกับปริมาณการละเมิด ในช่วงเปลี่ยนผ่านของควาร์กที่เกี่ยวข้อง จนเหลือควาร์กระดับล่าง สิ่งนี้ทำให้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสังเกตเห็นการสลายตัวที่หายากกว่าของพวกมันเป็นควาร์กที่เบากว่าในการทดลองที่มีอยู่หรือที่เสนอ
