แม้นักวิทยาศาสตร์จะบอกว่าศาสตร์ของฟิสิกส์เป็นเรื่องใกล้ตัว และอยู่รอบ ๆ ตัวเรา แต่ก็คงไม่ใช่เรื่องง่ายที่คนส่วนใหญ่จะเข้าใจ

โดยเฉพาะกับงานวิจัยที่ไม่สามารถจับต้องได้อย่างเช่นเรื่องของ “ควอนตัมแสง” ผลงานของ 2 นักวิทยาศาสตร์ระดับโลกที่ได้รับรางวัลโนเบล ในสาขาฟิสิกส์ ที่เพิ่งประกาศผลไปเมื่อวันที่ 9 ต.ค.ที่ผ่านมา
“ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร” นักวิจัยอาวุโส และผู้อำนวยการหน่วยวิจัยอุปกรณ์และระบบอัจฉริยะ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านแสงและโฟโตนิกส์ ในประเทศไทย รับอาสามาเล่าสู่กันฟัง  ถึงผลงานที่ได้รับการยกย่องในระดับโลก

โดยปีนี้ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์  ถึง 2 คน คือ นายเซิร์จ ฮารอช ( Serge Haroche) จากวิทยาลัยเดอ ฟรองซ์ แอนด์ เอกอล นอร์มาล ซูเพริเยอ ในกรุงปารีส ฝรั่งเศส และ นายเดวิด เจ.ไวน์แลนด์ (David J. Wineland) จากสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีสหรัฐ หรือนิสต์ (NIST) ในสหรัฐอเมริกา

ดร.ศรัณย์   บอกว่า ผลงานของทั้งสองท่านนี้  แม้จะเป็นคนละชิ้นกัน แต่ก็มีความสัมพันธ์กันในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีทางด้านควอนตัมแสง ที่สนับสนุนซึ่งกันและกัน

โดยฮารอชนั้น ใช้อะตอมในการศึกษาแสงหรือโฟตอน ส่วนไวน์แลนด์นั้นใช้แสงหรือโฟตอนในการศึกษาอะตอม

ผลงานวิจัยของทั้งสองได้สร้างวิธีการในการตรวจวัด จัดการและสังเกตอนุภาคควอนตัมได้  โดยที่ไม่ไปทำลายคุณสมบัติทางควอนตัมของมัน

ทั้งนี้ “ควอนตัม” เป็นการศึกษาถึงคุณสมบัติของสิ่งที่เล็กมาก ๆ  จนไม่สามารถรู้สถานะที่แน่นอน หรือเรียกได้ว่ามีทุกสถานะในเวลาเดียวกัน

ซึ่งในวงการควอนตัมแสงที่ต้องมีการศึกษาเกี่ยวกับอันตรกิริยา ระหว่างแสงกับสสารที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ ไม่สามารถที่จะสังเกต หรืออธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกับอนุภาคเดี่ยวของแสงหรือสสารได้โดยตรง เนื่องจากอนุภาคเดี่ยวนั้นไม่สามารถถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อมได้โดยง่าย และยังสูญเสียคุณสมบัติเชิงควอนตัมเมื่อทำ “อันตรกิริยา” กับโลกภายนอก

แต่ผลงานของพวกเขา ทำให้เราสามารถสังเกตอนุภาคควอนตัมเดี่ยวได้โดยไม่ต้องอาศัยการทดลองทางความคิดอีกต่อไป

ซึ่งในส่วนของไวน์แลนด์นั้น ได้นำแสงเลเซอร์มาใช้ในการดักจับไอออนหรืออะตอมที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าที่อยู่รอบ ๆ ตัวทดลองในสภาวะสุญญากาศ และมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เลเซอร์จะกดไอออนในกับดักไม่ให้มีการเปลี่ยนแปลงทางพลังงาน ทำให้นักวิจัยสามารถที่จะศึกษาปรากฏการณ์ทางควอนตัมกับไอออนที่ถูกตรึงนี้ ได้

ส่วนฮารอชใช้วิธีตรงข้ามคือ ใช้การส่งผ่านอะตอมเข้าไปควบคุมและตรวจวัดโฟตอน หรืออนุภาคแสงที่เด้งไปมาในโพรงเล็ก ๆ ระหว่างกระจกสองด้านที่สร้างขึ้นจากวัสดุตัวนำยิ่งยวด และถูกทำให้เย็นจัดจนเข้าใกล้อุณหภูมิ 0 องศาเคลวิน

สำหรับประโยชน์จากการศึกษาวิจัยเหล่านี้  ดร.ศรัณย์ บอกว่า ผลการศึกษาของไวน์แลนด์จะนำไปสู่การสร้าง “นาฬิกาแสง” ที่มีความแม่นยำสูงมาก และอาจนำไปสู่มาตรฐานการอ้างอิงเวลาแบบใหม่ที่แม่นยำกว่าเดิมถึง 1 พันเท่าเมื่อเทียบกับนาฬิกาซีเซียมที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

ส่วนผลงานของฮารอชนั้น แม้ปัจจุบันเจ้าของผลงานเองยังไม่สามารถบอกได้ว่า จะนำไปใช้งานอะไร แต่เชื่อว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ จะคิดได้

และจากงานวิจัยพื้นฐานเหล่านี้ ได้สร้างความหวังให้กับนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกว่าจะสามารถก้าวไปสู่ยุคของ ควอนตัมคอมพิวเตอร์ ที่คาดกันว่าจะเปลี่ยนแปลงการใช้ชีวิตของคนในศตวรรษนี้ เหมือนกับที่คอมพิวเตอร์รุ่นก่อนได้สร้างให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเมื่อศตวรรษ ที่ผ่านมา…

รายการอ้างอิง :

นาตยา คชินทร. รู้จัก “ควอนตัมแสง” จากโนเบลฟิสิกส์ปีนี้. เดลินิวส์ (ไอที). วันที่ 17 ตุลาคม 2555.– ( 158 Views)