PlanetPast
TH

ฟิสิกส์ · อวกาศ

พลาสมาควาร์ก-กลูออน

ของเหลวที่เคยเต็มเอกภพ

ไม่เคยมีใครเห็นควาร์กตัวเดียวโดด ๆ แต่ถ้าทำให้สสารร้อนหลายล้านล้านองศา โปรตอนข้างในจะหลอมละลาย ปล่อยควาร์กและกลูออนให้เป็นอิสระในหยดของเหลวที่เล็กกว่านิวเคลียส เหมือนเอกภพทั้งหมดในไมโครวินาทีแรก มาดูกันว่าของเหลวนี้คืออะไร เครื่องเร่งอนุภาคสร้างมันอย่างไร และทำไมนิวเคลียสออกซิเจนเล็ก ๆ จึงเป็นบททดสอบล่าสุด

หนังสามมิติโต้ตอบได้8 นาที1986 ถึง ปัจจุบันเผยแพร่ 2 พฤศจิกายน 2569

ดูภาพยนตร์ 3 มิติแบบโต้ตอบอ่านฉบับ English

บทนำ

ฟิสิกส์ · อวกาศ

ของเหลวที่เคยเต็มเอกภพ

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อโปรตอนหลอมละลาย

ในช่วงไม่กี่ในล้านวินาทีแรกหลังบิกแบง ทั้งเอกภพเคยเป็นของเหลวร้อนจัดที่ประกอบด้วยควาร์กและกลูออน เรียกว่าพลาสมาควาร์ก-กลูออน ทุกวันนี้นักฟิสิกส์สร้างหยดเล็ก ๆ ของมันขึ้นมาได้ ด้วยการชนนิวเคลียสอะตอมเข้าด้วยกัน

วันที่ 30 ตุลาคม 2026 ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรุกเฮเวนในนิวยอร์กรายงานร่องรอยของมัน จากการชนนิวเคลียสออกซิเจนขนาดเล็ก คือพบอนุภาคพลังงานสูงน้อยกว่าที่คาดราวยี่สิบเปอร์เซ็นต์

การทดลองที่เซิร์นในยุโรปก็รายงานร่องรอยคล้ายกันเมื่อต้นปีนี้ พลาสมานี้คืออะไร และทำไมอนุภาคที่หายไปจึงชี้ถึงมัน

ไมโครวินาทีแรก ภาพจินตนาการของเอกภพที่เต็มไปด้วยของไหลร้อนจัด ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
< 10 ไมโครวินาที
หลังบิกแบง
ยุคพลาสมา (เซิร์น)
~20%
อนุภาคพลังงานสูงที่น้อยลงในการชนออกซิเจน-ออกซิเจน
STAR ที่ RHIC (Physical Review Letters 2026)
  1. พ.ค. CMS (LHC เซิร์น): ลดลงสูงสุดราว 30%
  2. ก.ค. ALICE (LHC เซิร์น): หลักฐานการเสียพลังงาน
  3. ต.ค. STAR (RHIC บรุกเฮเวน): ลดลงราว 20%
ผลจากออกซิเจนในปี 2026
บทนำ

ชนนิวเคลียสออกซิเจน

ScienceDaily จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรุกเฮเวน (30 ตุลาคม 2026): การทดลอง STAR ที่เครื่องชนไอออนหนักเชิงสัมพัทธภาพ (RHIC) พบหลักฐานชัดเจนของพลาสมาควาร์ก-กลูออนในการชนนิวเคลียสออกซิเจนที่เกือบเร็วเท่าแสง โดยวัดได้ว่าอนุภาคพลังงานสูงลดลง 20% จากข้อมูลปี 2021 ที่ 200 GeV (Physical Review Letters 2026) Physics World (27 พฤษภาคม 2026): CMS ที่ LHC พบอนุภาคพลังงานสูงลดลงสูงสุดราว 30% ในการชนออกซิเจนที่บันทึกในปี 2025 ALICE (27 กรกฎาคม 2026): หลักฐานระดับ 4.9 ซิกมาของการเสียพลังงานของพาร์ตอนในการชนออกซิเจน-ออกซิเจน นำเสนอเมื่อ 21 กรกฎาคม 2026

ผลจากออกซิเจนเป็นจุดเริ่มเรื่องและเป็นผลใหม่ บทที่ V จะบอกว่ามั่นใจได้แค่ไหน ส่วนที่เหลือของภาพยนตร์คือฟิสิกส์ของพลาสมาควาร์ก-กลูออนที่เป็นที่ยอมรับแล้ว

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang; Physics World (27 May 2026): Tiny droplets of primordial soup appear in oxygen collisions (CMS); ALICE Collaboration, CERN (27 Jul 2026): Oxygen collisions at the LHC, evidence of parton energy loss

บทที่ I · ภายในโปรตอน

ทุกสิ่งรอบตัวเราทำจากอะตอม และใจกลางของทุกอะตอมคือนิวเคลียสขนาดจิ๋ว ซึ่งเป็นกลุ่มของโปรตอนและนิวตรอน

ถ้ามองเข้าไปในโปรตอน จะพบอนุภาคที่เล็กกว่าสามตัว เรียกว่าควาร์ก (quark)

ควาร์กถูกยึดไว้ด้วยกันโดยกลูออน (gluon) ซึ่งเป็นตัวส่งผ่านแรงเข้ม (strong force) ควาร์กแลกกลูออนกันอยู่ตลอดเวลา และกลูออนเหล่านั้นก็สร้างสนามที่ผูกควาร์กไว้ด้วยกัน

ควาร์กแต่ละตัวยังมีประจุชนิดหนึ่งที่นักฟิสิกส์เรียกว่าสี ซึ่งไม่เกี่ยวกับสีจริงเลย เป็นแค่ชื่อเรียก และมีอยู่สามแบบ

  • อะตอม
  • นิวเคลียส: โปรตอนและนิวตรอน
  • โปรตอน: ควาร์กสามตัว
ซูมเข้าไป
ควาร์กสามตัวที่ถูกผูกไว้ ภาพจินตนาการ: ควาร์กสามตัวเชื่อมกันด้วยท่อพลังงาน ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
กลูออน
ตัวพาแรง ถูกแลกเปลี่ยนตลอดเวลา
แรงเข้ม
3 สี
เป็นแค่ชื่อเรียกประจุชนิดหนึ่ง
ประจุสี
บทที่ I · ภายในโปรตอน

ควาร์กและกลูออน

The Particle Adventure (Particle Data Group): ควาร์กมีประจุสี และพบได้เฉพาะในอนุภาคประกอบที่เป็นกลางทางสี เรียกว่าแฮดรอน แบริออน ซึ่งเป็นตระกูลของโปรตอนและนิวตรอน มีควาร์กสามตัวที่มีสีต่างกัน ส่วนมีซอนมีควาร์กหนึ่งตัวกับแอนติควาร์กหนึ่งตัว ควาร์กในแฮดรอนแลกกลูออนกันตลอดเวลา และกลูออนสร้างสนามแรงสีที่ผูกควาร์กไว้ เซิร์น: เมื่อเอกภพยุคแรกเย็นลง ควาร์กและกลูออนก็รวมตัวกันเป็นโปรตอนและนิวตรอน

“สี” ในที่นี้เป็นเพียงชื่อเรียกประจุชนิดหนึ่ง ควาร์กไม่ได้มีสีแบบที่ตาเห็น

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: The Particle Adventure (Particle Data Group): Quark confinement; CERN: CERN70, tasting the primordial soup

แรงยึดนี้มีกฎแปลก ๆ อยู่ข้อหนึ่ง คือไม่เคยมีใครเห็นควาร์กตัวเดียวโดด ๆ นักฟิสิกส์เรียกว่าการกักขังควาร์ก (confinement)

ถ้าพยายามดึงควาร์กออกจากคู่ของมัน สนามระหว่างทั้งสองจะยืดออกเหมือนเส้นเชือก และสะสมพลังงานมากขึ้นเรื่อย ๆ

สุดท้ายแล้ว การเอาพลังงานนั้นไปสร้างควาร์กกับแอนติควาร์ก (คู่แฝดกระจกเงาของมัน) คู่ใหม่ กลับใช้พลังงานน้อยกว่า สายจึงขาด แล้วเราก็ได้ควาร์กสองคู่ ไม่เคยได้ควาร์กเดี่ยว

ควาร์กอยู่ตัวเดียวไม่ได้ เพราะแรงสีเพิ่มขึ้นเมื่อถูกดึงให้ห่างกันThe Particle Adventure, Particle Data Group
เส้นพลังงานขาด การสร้างคู่ใหม่ใช้พลังงานน้อยกว่าการยืดเส้นต่อไป เส้นจึงขาดก่อนที่ควาร์กจะหลุดออกมาเดี่ยว ๆ เสมอ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  • ห่างขึ้น: เก็บพลังงานมากขึ้น
  • ต่างจากแรงโน้มถ่วงหรือแม่เหล็ก มันไม่อ่อนลง
ยืดสนาม
E=mc2E = mc^2
EE
พลังงานที่สะสมในสนามที่ถูกยืด
mm
มวลของควาร์กและแอนติควาร์กคู่ใหม่
พลังงานกลายเป็นสสาร
0
ควาร์กเดี่ยวที่เคยพบ
2 คู่
หลังสายขาด
ผลลัพธ์
บทที่ I · ภายในโปรตอน

การกักขังควาร์ก

The Particle Adventure: อนุภาคที่มีประจุสีพบเดี่ยว ๆ ไม่ได้ การแยกควาร์กออกจากควาร์กข้างเคียงจะยืดสนามแรงสีและเพิ่มพลังงาน จนในที่สุดการสร้างควาร์กกับแอนติควาร์กคู่ใหม่ใช้พลังงานน้อยกว่า พลังงานนั้นจึงกลายเป็นมวลของควาร์กคู่ใหม่ และสนามก็คลายตัว ควาร์กอยู่ตัวเดียวไม่ได้เพราะแรงสีเพิ่มขึ้นเมื่อถูกดึงให้ห่างกัน

ลองดู: ดึงคู่ควาร์กให้แยก แล้วปล่อย

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: The Particle Adventure (Particle Data Group): Quark confinement

บทที่ II · หลอมสสาร

แต่ทฤษฎีบอกว่ามีวิธีปลดปล่อยควาร์ก นั่นคือความร้อน ที่อุณหภูมิและความหนาแน่นสูงพอ โปรตอนและนิวตรอนน่าจะหลอมละลาย และพอถึงทศวรรษ 1980 นักฟิสิกส์ก็คิดว่าการชนนิวเคลียสหนักเข้าด้วยกันน่าจะทำได้

ควาร์กและกลูออนจะไหลออกมารวมเป็นซุปเดียวกัน คือพลาสมาควาร์ก-กลูออน ซึ่งเคลื่อนที่ได้อิสระทั่วทั้งหยด

นักฟิสิกส์เชื่อว่าเอกภพทั้งหมดเคยเป็นแบบนี้ ในช่วงไม่ถึงสิบในล้านวินาทีหลังบิกแบง เมื่อเย็นลง ควาร์กก็รวมตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอนของอะตอมรอบตัวเรา

  • ดึง: ไม่สำเร็จ ได้คู่ใหม่
  • เผาและบีบอัด: โปรตอนหลอมละลาย
สองทางปล่อยควาร์ก?
ไม่เชิงเป็นการหลอมเหลว ต่างจากน้ำแข็ง การเปลี่ยนนี้ไม่มีจุดหลอมเหลวคมชัด แต่ค่อย ๆ เปลี่ยนผ่านตลอดช่วงอุณหภูมิหนึ่ง ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
ซุปผืนเดียว ไม่มีขอบเขตระหว่างโปรตอนอีกต่อไป เหลือแต่ของไหลร้อนผืนเดียว ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  1. 0 บิกแบง
  2. < 10 ไมโครวินาที พลาสมาควาร์ก-กลูออนทั่วทั้งเอกภพ
  3. จากนั้น เย็นลง: ควาร์กรวมเป็นโปรตอนและนิวตรอน
ช่วงแรกของเอกภพ (เซิร์น)
ควาร์ก 3 ตัว
ถูกล็อกอยู่ในโปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวตลอดไป
เมื่อเย็นลง
บทที่ II · หลอมสสาร

หลอมโปรตอน

เซิร์น (CERN70): ในทศวรรษ 1980 ทฤษฎีชี้ว่าการชนไอออนหนักพลังงานสูงอาจสร้างพลาสมาควาร์ก-กลูออนขึ้นใหม่ได้ สถานะของสสารที่เชื่อว่ามีอยู่ในช่วงไม่ถึง 10 ในล้านวินาทีหลังบิกแบง เมื่อควาร์กและกลูออนเคลื่อนที่อิสระ ไม่ได้ถูกผูกเป็นโปรตอนและนิวตรอน บรุกเฮเวน: อุณหภูมิที่ RHIC สูงกว่าจุดที่โปรตอนและนิวตรอนแตกออกเป็นควาร์กและกลูออนมาก

ลองดู: ให้ความร้อนแล้วทำให้เย็นลงอีกครั้ง สีแทนประจุสีสามแบบของควาร์ก

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: CERN: CERN70, tasting the primordial soup; Brookhaven National Laboratory: RHIC, new physics

การจะสร้างพลาสมานี้ในห้องปฏิบัติการ ต้องนำนิวเคลียสหนักมาชนกันด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง

ที่ความเร็วระดับนั้น นิวเคลียสแต่ละลูกจะถูกบีบแบนตามทิศที่มันเคลื่อนที่ เหมือนแพนเค้ก ตรงจุดที่ชนกัน ชั่วขณะหนึ่ง สสารจะร้อนกว่าใจกลางดาวฤกษ์ใด ๆ มาก

เซิร์นเริ่มการทดลองแบบนี้ในปี 1986 โดยยิงนิวเคลียสออกซิเจนและกำมะถันใส่เป้าที่เป็นธาตุหนัก และในเดือนกุมภาพันธ์ 2000 ก็ประกาศหลักฐานของสถานะใหม่ของสสาร

หยดพลาสมาที่เกิดขึ้นเล็กกว่านิวเคลียสอะตอม และอยู่ได้ไม่ถึงหนึ่งในพันล้านของหนึ่งในพันล้านวินาที ก่อนจะแตกกระจายออก

ถูกบีบแบนด้วยความเร็ว นิวเคลียสที่เคลื่อนที่หดสั้นลงตามทิศการเคลื่อนที่ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
หลายล้านล้าน °C
เพียงชั่วพริบตา
ในบริเวณที่ชน
  1. 1986 ออกซิเจนและกำมะถันยิงใส่เป้านิ่ง (SPS)
  2. 1994 ลำไอออนตะกั่ว เจ็ดการทดลอง
  3. ก.พ. 2000 หลักฐาน “สถานะใหม่ของสสาร”
ไอออนหนักที่เซิร์น
< นิวเคลียส
ในด้านขนาด
< 10⁻¹⁸ วินาที
อยู่ได้นานเท่านี้
หยดพลาสมา (บรุกเฮเวน)
บทที่ II · หลอมสสาร

สร้างบิกแบงจิ๋ว

Science News: นิวเคลียสที่ถูกเร่งจนเกือบเร็วเท่าแสงจะแบนลง เพราะสสารหดตัวตามทิศการเคลื่อนที่ เซิร์น (CERN70): การทดลองไอออนหนักครั้งแรกของเซิร์นในปี 1986 ยิงนิวเคลียสออกซิเจนและกำมะถันใส่เป้าที่หนักกว่าที่เครื่อง SPS ได้เบาะแสแต่ยังไม่ใช่ข้อพิสูจน์ โครงการลำไอออนตะกั่วที่มีเจ็ดการทดลองเริ่มในปี 1994 และในเดือนกุมภาพันธ์ 2000 เซิร์นประกาศหลักฐานของ “สถานะใหม่ของสสาร” ScienceDaily / บรุกเฮเวน: พลาสมานี้เล็กกว่านิวเคลียสอะตอม และอยู่ได้ไม่ถึงหนึ่งในพันล้านของหนึ่งในพันล้านวินาที

“ร้อนกว่าใจกลางดาวฤกษ์ใด ๆ มาก” เป็นการเล่าอย่างง่ายของภาพยนตร์ จากอุณหภูมิหลายล้านล้านองศา (บทที่ III)

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Science News (2004): Nuclear pudding, to go (nuclei flattened at nearly the speed of light); CERN: CERN70, tasting the primordial soup; ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang

บทที่ III · ของเหลวสมบูรณ์แบบ

ในปี 2000 ห้องปฏิบัติการบรุกเฮเวนเปิดเครื่องชนไอออนหนักเชิงสัมพัทธภาพ หรือ RHIC วงแหวนยาวเกือบสี่กิโลเมตร เพื่อชนนิวเคลียสทองคำ

นักฟิสิกส์คาดว่าจะได้แก๊สของควาร์กและกลูออนอิสระ แต่สิ่งที่ได้กลับไหลไปพร้อมกันทั้งก้อน เหมือนของเหลวที่แทบไม่มีความหนืด

ในปี 2005 พวกเขาบรรยายว่ามันคือของเหลวที่เกือบสมบูรณ์แบบ ไหลได้ดียิ่งกว่าฮีเลียมเหลวยวดยิ่ง (superfluid helium) เสียอีก

2.4 ไมล์
รอบวงแหวน (ราว 3.9 กม.)
~200
โปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสทองคำ (ALICE)
RHIC บรุกเฮเวน (2000–2026)
ข้นกับใส เมื่อเทียบกับความหนาแน่นของตัวเอง พลาสมานี้ไหลได้คล่องกว่าของไหลชนิดใดที่รู้จัก ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  • คาดไว้: แก๊ส อนุภาคกระจายออกอย่างอิสระ
  • สิ่งที่พบ: ไหลพร้อมกันทั้งก้อน
  • ความหนืด: แทบไม่มี
แก๊สหรือของเหลว
ของเหลวสมบูรณ์แบบ ภาพของเหลวที่ไหลในชีวิตประจำวัน ของจริงร้อนหลายล้านล้านองศา ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
บทที่ III · ของเหลวสมบูรณ์แบบ

ของเหลวสมบูรณ์แบบ

บรุกเฮเวน: RHIC เป็นเครื่องชนอนุภาคที่มีเส้นรอบวง 2.4 ไมล์ นักฟิสิกส์เคยทำนายว่าพลาสมาจะมีพฤติกรรมแบบแก๊ส แต่ข้อมูลสามปีแรกที่นำเสนอในเดือนเมษายน 2005 แสดงว่ามันเป็นของเหลวเกือบสมบูรณ์แบบ แทบไม่มีความหนืด และอนุภาคมีอันตรกิริยาต่อกันอย่างแรง โดยเคลื่อนที่ไปพร้อมกันเป็นกลุ่ม เรียกว่าการไหล (flow) เซิร์น (CERN70): RHIC เริ่มเดินเครื่องช่วงฤดูร้อนปี 2000 ในปี 2005 บรุกเฮเวนรายงาน “ของเหลวสมบูรณ์แบบที่มีอันตรกิริยาแรง” แทบไม่มีความหนืด ไหลได้ดีกว่าฮีเลียมเหลวยวดยิ่ง ScienceDaily / บรุกเฮเวน: RHIC เดินเครื่องตั้งแต่ปี 2000 ถึง 2026

ลองดู: แก๊สที่นักฟิสิกส์คาดไว้ แล้วดูของเหลวที่พบจริง

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Brookhaven National Laboratory: “Perfect” liquid hot enough to be quark soup; Brookhaven National Laboratory: RHIC, new physics; CERN: CERN70, tasting the primordial soup; ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang

มันร้อนแค่ไหน ในปี 2010 บรุกเฮเวนรายงานว่าราวสี่ล้านล้านองศาเซลเซียส ซึ่งเป็นสสารที่ร้อนที่สุดเท่าที่เคยสร้างได้ในห้องปฏิบัติการในเวลานั้น

ร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ราวสองแสนห้าหมื่นเท่า และสูงกว่าจุดที่โปรตอนและนิวตรอนหลอมละลายไปมาก

ถึงอย่างนั้น หยดนี้ก็อยู่สั้นเกินกว่าจะส่องดูได้โดยตรง นักฟิสิกส์จึงอ่านมันจากอนุภาคที่พุ่งออกมา และมีสองรูปแบบที่เผยตัวมัน

~4 ล้านล้าน °C
ในการชนทองคำ-ทองคำ
RHIC ปี 2010 (บรุกเฮเวน)
สี่ล้านล้านองศา อุณหภูมิคือพลังงานต่ออนุภาคหนึ่งตัว ในหยดที่มีอนุภาคเพียงไม่กี่พันตัว พลังงานรวมจึงยังน้อยมาก ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
ใจกลางดวงอาทิตย์1×
การชนทองคำที่ RHIC ปี 2010250,000×
ร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์กี่เท่า
  • การไหล: รูปแบบที่อนุภาคพุ่งออก
  • ลำอนุภาค: เสียพลังงานไปเท่าไร
สองเบาะแสที่หยดพลาสมาทิ้งไว้
บทที่ III · ของเหลวสมบูรณ์แบบ

สถิติอุณหภูมิ

บรุกเฮเวน: การชนไอออนทองคำที่ RHIC ร้อนถึงราว 4 ล้านล้าน °C ร้อนที่สุดเท่าที่เคยสร้างในห้องปฏิบัติการในเวลานั้น และร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์ราว 250,000 เท่า สูงกว่าระดับที่ต้องใช้หลอมโปรตอนและนิวตรอนให้เป็นควาร์กและกลูออนมาก ALICE: ในการชนไอออนหนักที่ LHC อุณหภูมิสูงเกินหนึ่งแสนเท่าของอุณหภูมิใจกลางดวงอาทิตย์

แท่งกราฟใช้ log₁₀ ของ “จำนวนเท่าที่ร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์” มีรายงานว่าการชนที่ LHC ในเวลาต่อมาร้อนยิ่งกว่านี้

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Brookhaven National Laboratory: “Perfect” liquid hot enough to be quark soup; ALICE Collaboration, CERN (27 Jul 2026): Oxygen collisions at the LHC, evidence of parton energy loss

ของเหลวนี้เผยตัวเองผ่านวิธีที่มันไหล เมื่อนิวเคลียสสองลูกชนกันแบบเยื้องศูนย์เล็กน้อย ส่วนที่ซ้อนทับกันจะเป็นรูปเมล็ดอัลมอนด์

ในพลาสมา แรงดันภายในเมล็ดอัลมอนด์นั้นดันออกไม่เท่ากัน บางทิศดันแรงกว่าบางทิศ

อนุภาคที่พุ่งออกมายังคงรอยของแรงดันที่ไม่สม่ำเสมอนั้นไว้ รูปแบบนี้เรียกว่าการไหล (flow) และเป็นสัญญาณบ่งชี้พลาสมา ลองเปรียบเทียบการชนตรงกับการชนเยื้องศูนย์ดู

นักฟิสิกส์เปรียบเทียบรูปแบบนี้กับแบบจำลองของไหลในคอมพิวเตอร์ และพบว่าตรงกับของเหลวที่ไหลโดยแทบไม่มีแรงเสียดทาน

  • ชนตรง: หยดทรงกลม
  • ชนเยื้อง: หยดรูปอัลมอนด์
ชนตรงเทียบกับชนเยื้อง
อ่านรูปแบบการกระจาย เครื่องตรวจวัดบันทึกเส้นทางอนุภาคนับพันจากการชนแต่ละครั้ง ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  • ชนตรง: ไม่มีทิศที่เด่น
  • ชนเยื้อง: บางทิศเด่นกว่า
สิ่งที่เครื่องตรวจวัดเห็น
ไม่สม่ำเสมอ
อนุภาคพุ่งไปบางทิศมากกว่า
ของเหลว
รูปแบบตรงกับของไหลที่แทบไร้แรงเสียดทาน
การไหล
บทที่ III · ของเหลวสมบูรณ์แบบ

การไหล

สถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์เชิงทฤษฎี (INT): ในการชนไอออนหนักแบบเยื้องศูนย์ ส่วนที่นิวเคลียสซ้อนกันจะเป็นรูปอัลมอนด์ ถ้ามีพลาสมาควาร์ก-กลูออนเกิดขึ้น รูปทรงที่ไม่สมมาตรทำให้ความต่างของแรงดันไม่เท่ากันในแต่ละทิศ อนุภาคที่ปล่อยออกมาจึงไม่สมมาตร ถือเป็น “สัญญาณของการเกิดพลาสมา” (หน้าเดียวกันชี้ว่าความสัมพันธ์จากการเกิดอนุภาคช่วงแรกก็มีส่วนด้วย) บรุกเฮเวน: สสารที่ RHIC แสดงการเคลื่อนที่ร่วมกันเป็นกลุ่ม หรือการไหล ซึ่งตรงกับพลศาสตร์ของไหลที่แทบไม่มีความหนืด

ลองดู: ชนตรง แล้วชนเยื้อง ดูการกระจายจากด้านบน ความแรงของรูปแบบถูกขยายให้เห็นชัด

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Institute for Nuclear Theory, University of Washington: elliptic flow and the almond-shaped overlap; Brookhaven National Laboratory: RHIC, new physics

บทที่ IV · ลำอนุภาค

สัญญาณอีกอย่างคือลำอนุภาค (jet) บางครั้งควาร์กหรือกลูออนสองตัวในการชนกระเด็นแรงไปในทิศตรงข้ามกัน แล้วแต่ละตัวก็กลายเป็นลำอนุภาคแคบ ๆ

ถ้าลำหนึ่งต้องผ่านพลาสมาร้อนเป็นระยะไกลกว่า มันจะเสียพลังงาน และอาจหนีออกมาไม่ได้เลย เรียกว่าการดับของลำอนุภาค (jet quenching)

ในปี 2003 การทดลองต่าง ๆ ที่ RHIC รวมถึง STAR ได้เผยให้เห็นปรากฏการณ์นี้ ลองปิดและเปิดพลาสมาดู

พุ่งออกคนละทาง ลำแคบสองลำพุ่งออกในทิศตรงข้าม ลำหนึ่งอ่อนกว่า ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  • ผ่านพลาสมานานกว่า: เสียพลังงานมากกว่า
  • ถ้าแรงพอ: ลำนั้นหนีออกมาไม่ได้
  • วัดได้จากอนุภาคพลังงานสูงที่น้อยลง
การดับของลำอนุภาค
เราได้เห็นสิ่งที่เคยถูกทำนายไว้ แต่ไม่เคยมีใครเห็นในฟิสิกส์ของลำอนุภาคปีเตอร์ เจคอบส์ ห้องปฏิบัติการเบิร์กลีย์ เรื่องผลการวัดลำอนุภาคของ STAR (บทความปี 2008)
บทที่ IV · ลำอนุภาค

การดับของลำอนุภาค

ห้องปฏิบัติการเบิร์กลีย์ (2008): เมื่อควาร์กหรือกลูออนในอนุภาคที่ชนกันกระเด็นไปในทิศตรงข้าม แต่ละตัวแตกออกเป็นลำอนุภาค (jet) เช่น ไพออนและเคออน ในลูกไฟร้อนหนาแน่นจากการชนนิวเคลียสหนัก ลำที่ต้องเดินทางผ่านสสารไกลกว่าจะเสียพลังงานมากกว่า และอาจหนีออกมาไม่ได้เลย ในปี 2003 STAR และการทดลองอื่นที่ RHIC เผยให้เห็นการดับของลำอนุภาค เซิร์น (CERN70): ALICE ศึกษาการดับของลำอนุภาค คือการเสียพลังงานของควาร์กและกลูออนในพลาสมา

ลองดู: เมื่อมีพลาสมา ลำหนึ่งจางลง เมื่อไม่มี ทั้งสองลำออกมาได้ ความยาวเป็นแผนภาพ

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Berkeley Lab (2008): Catching jets, STAR and jet quenching; CERN: CERN70, tasting the primordial soup

วันที่ 7 พฤศจิกายน 2010 เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ (LHC) ของเซิร์นชนนิวเคลียสตะกั่วเป็นครั้งแรก แต่ละลูกมีโปรตอนและนิวตรอนสองร้อยแปดตัว

การทดลอง ALICE ของ LHC ถูกออกแบบมาเพื่อสิ่งนี้โดยเฉพาะ ตลอดกว่าสิบปีที่ผ่านมา มันวัดว่าพลาสมาไหลอย่างไร และลำอนุภาคเสียพลังงานในพลาสมาอย่างไร

ที่นั่นเช่นกัน อุณหภูมิที่ได้สูงเกินหนึ่งแสนเท่าของความร้อนที่ใจกลางดวงอาทิตย์

เครื่องตรวจวัดขนาดเท่าอาคาร อุปกรณ์ซ้อนกันหลายชั้นรอบจุดชน ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
  1. 1993 เสนอโครงการ ALICE
  2. พ.ย. 2009 LHC ชนโปรตอนครั้งแรก
  3. 7 พ.ย. 2010 ชนตะกั่ว-ตะกั่วครั้งแรก
  4. ตั้งแต่นั้น วัดการไหลและการดับของลำอนุภาค
ALICE (เซิร์น)
> 100,000×
อุณหภูมิใจกลางดวงอาทิตย์
ตะกั่วที่ LHC (ALICE)
บทที่ IV · ลำอนุภาค

LHC เข้าร่วม

เซิร์น (CERN70): ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ถูกเสนอในปี 1993 เพื่อระบุอนุภาคจำนวนมากที่เกิดจากการชนไอออนหนัก LHC ชนโปรตอนกับโปรตอนครั้งแรกในเดือนพฤศจิกายน 2009 และชนนิวเคลียสตะกั่วครั้งแรกวันที่ 7 พฤศจิกายน 2010 ตลอดหลายปีที่เดินเครื่อง ALICE ศึกษาการไหลของพลาสมาและการดับของลำอนุภาค ALICE: นักฟิสิกส์ศึกษาพลาสมามาตลอดด้วยนิวเคลียสตะกั่วหรือทองคำ ซึ่งมีโปรตอนและนิวตรอนราว 200 ตัว

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: CERN: CERN70, tasting the primordial soup; ALICE Collaboration, CERN (27 Jul 2026): Oxygen collisions at the LHC, evidence of parton energy loss

บทที่ V · หยดเล็กได้แค่ไหน

ซึ่งพาเรากลับมาที่ออกซิเจน นิวเคลียสออกซิเจนมีโปรตอนและนิวตรอนเพียงสิบหกตัว เทียบกับสองร้อยแปดตัวในตะกั่ว สิ่งที่เล็กขนาดนั้นจะสร้างหยดพลาสมาได้หรือไม่

LHC ชนนิวเคลียสออกซิเจนเป็นครั้งแรกในปี 2025 จากนั้น CMS รายงานว่าอนุภาคพลังงานสูงลดลงสูงสุดราวสามสิบเปอร์เซ็นต์ และ ALICE รายงานหลักฐานการเสียพลังงาน ซึ่งผู้ประสานงานด้านฟิสิกส์ของ ALICE บอกว่ามีโอกาสเป็นเรื่องบังเอิญราวหนึ่งในสองล้าน

ส่วน STAR พบการลดลงยี่สิบเปอร์เซ็นต์จากการชนออกซิเจนที่ RHIC บันทึกไว้ในปี 2021 ที่พลังงานต่ำกว่ามาก

เล็กและใหญ่ นิวคลีออนสิบหกตัว ข้างกลุ่มที่มีหลายร้อยตัว ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
ตะกั่ว-208208
ออกซิเจน-1616
จำนวนโปรตอนและนิวตรอนต่อนิวเคลียส
สูงสุด ~30%
การลดลงที่ CMS พบ
ออกซิเจนที่ LHC ปี 2026
1 ในสองล้าน
โอกาสเป็นเรื่องบังเอิญ ตามที่ผู้ประสานงานด้านฟิสิกส์กล่าว (4.9 ซิกมา)
ALICE กรกฎาคม 2026
~20%
การลดลง ในข้อมูลที่บันทึกปี 2021 ที่พลังงานต่ำกว่า
ออกซิเจนที่ RHIC (STAR)
บทที่ V · หยดเล็กได้แค่ไหน

หยดจากออกซิเจน

Physics World: ออกซิเจน-16 มีนิวคลีออน 16 ตัว ตะกั่วมี 208 ตัว ทีม CMS วิเคราะห์การชนออกซิเจนจากปี 2025 ที่พลังงานราว 5 TeV และพบอนุภาคพลังงานสูงลดลงสูงสุดราว 30% เทียบกับการชนโปรตอน-โปรตอน (Physical Review Letters) ALICE: LHC ชนนิวเคลียสออกซิเจนครั้งแรกหนึ่งปีก่อนเดือนกรกฎาคม 2026 ALICE เปรียบเทียบการชนออกซิเจน-ออกซิเจนกับโปรตอน-ออกซิเจน และพบหลักฐานการเสียพลังงานที่ระดับ 4.9 ซิกมา ซึ่งผู้ประสานงานด้านฟิสิกส์ของ ALICE เรียกว่า “โอกาสเป็นเรื่องบังเอิญหนึ่งในสองล้าน” ScienceDaily / บรุกเฮเวน: STAR วัดการลดลง 20% จากข้อมูลออกซิเจนปี 2021 ที่ 200 GeV ซึ่งกำหนดขอบล่างใหม่ของพลังงานที่สร้างพลาสมาได้ในระบบการชนขนาดเล็ก

ลองดู: ตะกั่ว แล้วออกซิเจน จำนวนอนุภาคบนจอเป็นภาพประกอบ

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Physics World (27 May 2026): Tiny droplets of primordial soup appear in oxygen collisions (CMS); ALICE Collaboration, CERN (27 Jul 2026): Oxygen collisions at the LHC, evidence of parton energy loss; ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang

ผลเหล่านี้ยังใหม่ และนักฟิสิกส์ก็ระมัดระวัง นักฟิสิกส์คนหนึ่งที่ไม่ได้ร่วมงานวิจัยของ CMS ชี้ว่า ลำพังความไม่แน่นอนเรื่องโครงสร้างภายในของนิวเคลียสออกซิเจน ก็อาจอธิบายการลดลงนั้นได้ราวครึ่งหนึ่งแล้ว

และนักฟิสิกส์ของบรุกเฮเวนคนหนึ่งบอกว่า สัญญาณในระบบเล็กขนาดนี้ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

ส่วน RHIC เองได้ปลดระวางแล้ว หลังเดินเครื่องมายี่สิบหกปี การเดินเครื่องรอบสุดท้ายจบลงด้วยการชนออกซิเจนที่บันทึกในวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2026

  • ระบบเล็ก: สัญญาณอ่อน
  • โครงสร้างนิวเคลียสยังไม่แน่นอน
  • พลังงานต่างกัน การทดลองต่างกัน
ทำไมต้องระวัง
~ครึ่งหนึ่ง
ของการลดลงที่ CMS พบ อาจมาจากโครงสร้างนิวเคลียสอย่างเดียว
ข้อสงวนหนึ่งข้อ (Physics World)
เรายังไม่เห็นสัญญาณที่ชัดเจนไม่กำกวม เรื่องนี้จึงยังถกเถียงกันอยู่ในระบบเล็ก ๆ แบบนี้หรงหรง หม่า ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรุกเฮเวน
26
ปีของการชน
6 ก.พ. 2026
บันทึกการชนออกซิเจนครั้งสุดท้าย
RHIC 2000–2026
วงแหวนหลังยุค RHIC อุโมงค์นี้ไม่ได้ถูกทิ้ง วงแหวนเดิมกำลังถูกสร้างใหม่เป็นเครื่องชนอิเล็กตรอนกับไอออน ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
บทที่ V · หยดเล็กได้แค่ไหน

มั่นใจได้แค่ไหน

Physics World: เจียงหยง เจีย (มหาวิทยาลัยสโตนีบรุก ไม่ได้ร่วมงานวิจัย) ชี้ว่าลำพังความไม่แน่นอนของฟังก์ชันการกระจายพาร์ตอนในนิวเคลียส คือการกระจายตัวของควาร์กและกลูออนในนิวเคลียส ก็อาจอธิบายการลดลงที่ CMS พบได้ราวครึ่งหนึ่ง และเขายังกล่าวว่าการเกิดพลาสมา “เกิดได้ในการชนของนิวเคลียสที่เบาเพียงออกซิเจน” ScienceDaily / บรุกเฮเวน: หรงหรง หม่า กล่าวว่า “เรายังไม่เห็นสัญญาณที่ชัดเจนไม่กำกวม เรื่องนี้จึงยังถกเถียงกันอยู่ในระบบเล็ก ๆ แบบนี้” RHIC เดินเครื่องตั้งแต่ปี 2000 ถึง 2026 และการเดินเครื่องรอบสุดท้ายจบลงด้วยการชนออกซิเจนที่บันทึกในวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2026

ผลจากออกซิเจนนำเสนอตามที่รายงาน ไม่ได้ถือว่าเป็นข้อยุติ

ฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ขนาด ความเร็ว และจำนวนอนุภาคไม่ได้ตามสัดส่วนจริง

แหล่งข้อมูล: Physics World (27 May 2026): Tiny droplets of primordial soup appear in oxygen collisions (CMS); ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang

บทส่งท้าย

สิ่งที่ยอมรับกันแล้วคือภาพใหญ่ ภายใต้ความร้อนสุดขีด โปรตอนและนิวตรอนจะหลอมเป็นของเหลวของควาร์กและกลูออน และในไมโครวินาทีแรกของเอกภพ ของเหลวนั้นคือทุกสิ่งทุกอย่าง

โปรตอนและนิวตรอนทุกตัวในร่างกายของเรา ก็ก่อตัวออกมาจากมัน เมื่อเอกภพเย็นลง

ส่วนคำถามว่าหยดจะเล็กได้แค่ไหนและยังนับเป็นพลาสมา คือสิ่งที่ผลจากออกซิเจนกำลังพยายามตอบ

  1. 1980s ทฤษฎี: การชนอาจสร้างพลาสมาได้
  2. 1986 การทดลองไอออนหนักครั้งแรกของเซิร์น
  3. 2000 เซิร์น: สถานะใหม่ของสสาร RHIC เริ่มเดินเครื่อง
  4. 2005 ของเหลวเกือบสมบูรณ์แบบ
  5. 2010 4 ล้านล้าน °C และ LHC ชนตะกั่ว
  6. 2026 ผลจากออกซิเจน RHIC ปลดระวาง
หลอมโปรตอน
วงซ้อนวง แต่ละชั้นตอบคนละคำถาม อนุภาคโค้งแค่ไหน พาพลังงานมาเท่าไร และทะลุออกไปได้หรือไม่ ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
ควบแน่นเป็นสสาร ภาพจินตนาการของพลาสมาที่แตกตัวเป็นอนุภาค ภาพนิ่งสร้างด้วย AI
16?
โปรตอนและนิวตรอน: พอจะสร้างหยดพลาสมาได้ไหม
คำถามที่ยังเปิดอยู่
บทส่งท้าย · แหล่งข้อมูล

แหล่งข้อมูล

ข้อเท็จจริงทุกข้อในภาพยนตร์นี้มาจากแหล่งข้อมูลด้านล่าง ภาพนิ่งประจำบทและภาพประกอบเป็นภาพจินตนาการที่สร้างด้วย AI ไม่มีบุคคล สถานที่ หรือแบรนด์จริง อะตอม ควาร์ก สายพลังงาน นิวเคลียส ลูกไฟ การไหล และลำอนุภาคในฉากสามมิติเป็นแบบจำลองอย่างง่ายเพื่อการสอน ไม่ได้ตามสัดส่วนและช้ากว่าจริงมหาศาล ผลจากออกซิเจนปี 2026 ยังใหม่ จึงนำเสนอตามที่รายงานพร้อมข้อสงวนของนักวิจัยเอง ส่วนที่เป็นที่ยอมรับแล้วคือการมีอยู่ของพลาสมาควาร์ก-กลูออนในการชนไอออนหนัก และบทบาทของมันในเอกภพยุคแรก

แหล่งข้อมูล: ScienceDaily / Brookhaven National Laboratory (30 Oct 2026): Scientists smash oxygen nuclei to recreate matter from the Big Bang; Physics World (27 May 2026): Tiny droplets of primordial soup appear in oxygen collisions (CMS); ALICE Collaboration, CERN (27 Jul 2026): Oxygen collisions at the LHC, evidence of parton energy loss; CERN: CERN70, tasting the primordial soup; The Particle Adventure (Particle Data Group): Quark confinement; Brookhaven National Laboratory: “Perfect” liquid hot enough to be quark soup; Brookhaven National Laboratory: RHIC, new physics; Berkeley Lab (2008): Catching jets, STAR and jet quenching; Science News (2004): Nuclear pudding, to go (nuclei flattened at nearly the speed of light); Institute for Nuclear Theory, University of Washington: elliptic flow and the almond-shaped overlap