ปฏิเสธไม่ได้ว่าเทคโนโลยีอย่างสมาร์ทโฟนในปัจจุบันมีพลังประมวลผลมากกว่าซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ในปี ค.ศ. 1980 หลายเท่านัก เทคโนโลยีเหล่านี้จะเกิดขึ้นไม่ได้เลยหากปราศจากการศึกษาเกี่ยวกับอะตอม หรือศาสตร์เชิงควอนตัมฟิสิกส์
เมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Otago ได้รับการตีพิมพ์ผลงานวิจัยในหัวข้อ Direct Measurements of Collisional Dynamics in Cold Atom Triads หรือว่าด้วยการศึกษาการเกิดปฏิกิริยากันระหว่างอะตอมเพียงไม่กี่ตัว
แต่เดิมนักฟิสิกส์ศึกษาพฤติกรรมหรือปรากฏการณ์เกี่ยวกับอะตอมในระดับมหภาค กล่าวคือ ศึกษาเป็นกลุ่มอะตอมขนาดใหญ่ ดังนั้นศาสตร์ที่จะนำมาใช้ทำนายหรืออธิบายปรากฏการณ์เกี่ยวกับกลุ่มอะตอมก็หนีไม่พ้นที่จะเป็นค่าเฉลี่ยทางสถิติทั้งหลาย (Statistical Physics) โดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์มาจัดการกับข้อมูลของกลุ่มประชากรขนาดใหญ่และการประมาณในการแก้ปัญหาทางกายภาพในภาพรวม
แต่กลุ่มนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Otago ได้ทำการทดลองที่ต่างออกไปจากที่เคยเป็นมา ก็คือ ศึกษากลุ่มอะตอมขนาดย่อมแค่ 3 ตัวเท่านั้น!
การที่จะศึกษาอะตอมในระดับ 3 ตัวไม่ใช่เรื่องง่าย นอกจากจะใช้ความเชี่ยวชาญระดับสูงแล้ว เครื่องมือที่ใช้ก็มีความซับซ้อนเช่นกัน
Mikkel F. Anderson หนึ่งในนักวิจัยกล่าวว่าการที่จะจับอะตอมและทำให้มันเย็นตัวลงทั้ง 3 ตัว ขังไว้ในห้องสูญญากาศขนาดเตาปิ้งขนมปังเป็นเรื่องไม่ง่ายเลย
และการที่จะทำให้อะตอมไอโซโทปของรูบิเดียม – 85 เย็นตัวลงมันไม่เหมือนกับเราเอานำแข็งไปวางโปะอาหารแช่แข็ง เพราะอะตอมมันเล็กมาก วิธีนิยมที่นักฟิสิกส์ใช้ในปัจจุบันก็คือ ยิงแสงเลเซอร์ที่มีโฟกัสแคบมาก ๆ (highly focused laser beams) แทบเป็นจุด ระดมยิงเป็นห้วง ๆ ให้อะตอมสูญเสียพลังงานออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และใช้กล้องจุลทรรศน์ชนิดพิเศษรับคลื่นแสงที่ได้มาจนได้ดังรูป (เรียกเทคนิคถ่ายภาพโดยที่เราไม่ต้องฉายแสงไปยังวัตถุ เหมือนการถ่ายรูปปกติโดยทั่วไป แต่อาศัยแสงที่ออกมาจากปฏิกิริยาของอะตอมนี้ว่า “Fluorescence imaging”)
จากนั้นบังคับให้อะตอมรูบิเดียม 2 ตัวชนกันก่อน ผลปรากฏว่าไม่เกิดการฟอร์มตัวเป็นโมเลกุล!
เมื่อนำอะตอมรูบิเดียมตัวที่ 3 มาร่วมวงด้วยปรากฏว่าเกิดปฏิกิริยาทางเคมีทันที นี่จึงเป็นผลการทดลองครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาทางเคมีอาจไม่ได้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วอย่างที่นักวิทยาศาสตร์เคยคาดไว้
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Anderson กล่าวว่าผลการศึกษาครั้งนี้อาจดูเข้าใจยากสำหรับผู้คนทั่วไปที่ไม่ได้อยู่ในวงการควอนตัมฟิสิกส์ อย่างไรก็ตามเชื่อได้ว่าผู้คนจะเห็นผลการประยุกต์ใช้ผ่านเทคโนโลยีที่พัฒนามาจากเทคโนโลยีทางควอนตัมในอนาคตอันใกล้นี้
เรียบเรียงโดย Einstein@min
Sources:
[1] Direct Measurements of Collisional Dynamics in Cold Atom Triads. aps.org, 2020 : https://journals.aps.org/…/a…/10.1103/PhysRevLett.124.073401
[2] Physicists grab individual atoms in groundbreaking experiment. phys.org, 2020 : https://phys.org/…/2020-02-physicists-individual-atoms-grou…
[3] Fluorescence imaging. Wikipedia, 2020 : https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence_imaging
ติดตามผ่านช่องทางอื่น ๆ ได้ที่
แอพ Blockdit : https://www.blockdit.com/thaiscience
Instagram : https://www.instagram.com/thaisciencenews
Twitter : https://twitter.com/Thaiphys
