อนุภาคนิวตริโนอาจเป็นผู้กำหนดชะตาชีวิตของทองคำและธาตุหายากในจักรวาล

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าอนุภาคปริศนาอย่าง นิวตริโน (neutrino) มีบทบาทสำคัญในการสร้างธาตุหนัก เช่น ทองคำ (gold) และแพลทินัม (platinum) รวมถึงธาตุหายากอื่นๆ ที่เกิดขึ้นจากการชนกันของดาวนิวตรอน (neutron star) ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่รุนแรงที่สุดเหตุการณ์หนึ่งในเอกภพ

บทบาทของนิวตริโนในการสร้างทองคำ

การชนกันของดาวนิวตรอนคือเหตุการณ์ที่รุนแรงอย่างยิ่งยวด โดยดาวนิวตรอนคือซากที่หลงเหลือจากการระเบิดของดาวฤกษ์ ซึ่งมีความหนาแน่นสูงมากจนอัดแน่นเหลือเพียงขนาดเท่าเมืองหนึ่งเมืองบนโลก เมื่อดาวนิวตรอนสองดวงโคจรเข้าหากันและชนกัน มันจะปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมาในรูปของคลื่นความโน้มถ่วง (gravitational waves) และการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic radiation) เช่น รังสีเอกซ์ (X-rays) หรือรังสีแกมมา (gamma rays) นอกจากนี้ยังสร้างธาตุหนักอย่างทองคำและแพลทินัมขึ้นมาอีกด้วย

การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ล่าสุดจากมหาวิทยาลัยเพนน์สเตตและมหาวิทยาลัยเทนเนสซี น็อกซ์วิลล์ เผยให้เห็นว่าอนุภาคนิวตริโนซึ่งมีขนาดเล็กและแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสสารอื่น ๆ มีอิทธิพลอย่างมากต่อผลลัพธ์ของการชนกันนี้ นักวิจัยพบว่า flavor transformation ของนิวตริโน ซึ่งเป็นการที่อนุภาคนิวตริโนสามารถเปลี่ยนจากชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งได้ ส่งผลต่อองค์ประกอบและโครงสร้างของสสารที่ถูกดีดออกมา รวมถึงการก่อตัวของธาตุต่าง ๆ

ทีมวิจัยได้สร้างแบบจำลองการชนกันของดาวนิวตรอนขึ้นใหม่ โดยรวมเอาปัจจัยทางฟิสิกส์ต่าง ๆ เข้าไว้ด้วยกัน เช่น แรงโน้มถ่วง (gravity), ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (general relativity), พลศาสตร์ของไหล (hydrodynamics) และที่สำคัญคือการผสมผสานของนิวตริโน ผลการจำลองพบว่าการเปลี่ยนรสชาติของนิวตริโนสามารถเพิ่มการผลิตธาตุเหล่านี้ได้มากถึง 10 เท่า

ความสำคัญต่ออนาคตของดาราศาสตร์

งานวิจัยนี้ไม่เพียงแต่ตอบคำถามเรื่องกำเนิดของธาตุหนักเท่านั้น แต่ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจถึงสัญญาณที่ตรวจจับได้จากโลกอีกด้วย flavor transformation ของนิวตริโนระหว่างการชนยังส่งผลต่อการปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงและการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตีความข้อมูลที่ได้จากเครื่องตรวจจับอันล้ำสมัย เช่น LIGO, Virgo และ KAGRA ได้ดียิ่งขึ้น

ศาสตราจารย์ราดิซกล่าวว่า ดาวนิวตรอนที่ชนกันเปรียบเสมือน “ห้องทดลองจักรวาล” ที่ช่วยให้เราเข้าใจฟิสิกส์ในสภาวะสุดขั้วที่เราไม่สามารถจำลองขึ้นเองบนโลกได้อย่างปลอดภัย แม้ว่ายังมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี แต่การค้นพบนี้ก็เน้นย้ำถึงความสำคัญของการรวมปัจจัยนี้ในการสร้างแบบจำลองในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง: Science Daily