การประกาศรางวัลโนเบล 2026 สาขาต่อจากสรีรวิทยาหรือการแพทย์ คือ รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ โดยในปีนี้ได้มอบให้แก่ ฟรานซิส ฮัลเซน นักฟิสิกส์ชาวเบลเยียม-อเมริกัน ผู้มองเห็นความเป็นไปได้ว่าชั้นน้ำแข็งอันมหาศาลของขั้วโลกใต้สามารถเปลี่ยนให้กลายเป็นเครื่องมือตรวจจับ "นิวทริโน" ซึ่งเป็นอนุภาคที่แทบมองไม่เห็นและตรวจจับได้ยากที่สุดชนิดหนึ่งในธรรมชาติ
แนวคิดดังกล่าวต่อยอดจนเกิดเป็นหอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ (IceCube Neutrino Observatory) หอดูดาวนิวทริโนขนาดมหึมา
ซึ่งฝังเซ็นเซอร์ตรวจจับแสงไว้ในน้ำแข็งกินพื้นที่ถึง 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร
ด้วยเครื่องมือนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับนิวทริโนพลังงานสูงจากปรากฏการณ์รุนแรงที่เกิดขึ้นในห้วงจักรวาลอันไกลโพ้น และเปิดประตูสู่วิธีศึกษาจักรวาลในรูปแบบใหม่
สำหรับอนุภาคนิวทริโนนั้นมีอยู่ทั่วไป แต่แทบไม่ทำปฏิกิริยากับสสาร อนุภาคเหล่านี้สามารถเดินทางผ่านโลก ผ่านร่างกายมนุษย์ หรือผ่านวัตถุต่าง ๆ ไปได้โดยที่เราไม่รู้สึกอะไรเลย เพราะมีโอกาสน้อยมากที่จะชนกับนิวเคลียสของอะตอม
อย่างไรก็ตาม ในโอกาสที่เกิดการชนขึ้นจริง ปฏิกิริยานั้นจะสร้างสัญญาณที่สามารถตรวจจับได้ หากมีเครื่องมือที่ไวเพียงพอ ด้วยคุณสมบัตินี้ทำให้นิวทริโนทั้งน่าศึกษาและยากต่อการตรวจพบในเวลาเดียวกัน
นักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่า ในจักรวาลมีแหล่งกำเนิดพลังงานสูงบางแห่งที่ทำหน้าที่คล้ายเครื่องเร่งอนุภาคตามธรรมชาติ แหล่งเหล่านี้สามารถเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงกว่าที่เครื่องเร่งอนุภาคบนโลกทำได้ถึงประมาณล้านเท่า ทว่าปัญหาคือ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจแหล่งกำเนิดเหล่านี้ทั้งหมด ทั้งคำถามว่าอยู่ที่ไหน เป็นวัตถุชนิดใด และมีกระบวนการอะไรเกิดขึ้นภายใน
นิวทริโนพลังงานสูงถูกสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมเดียวกับอนุภาคประเภทอื่น แต่มีข้อได้เปรียบสำคัญ คือสามารถเดินทางมาถึงโลกโดยแทบไม่เปลี่ยนทิศทางและไม่สูญเสียพลังงานระหว่างทาง ด้วยเหตุนี้ นิวทริโนจึงสามารถพาข้อมูลจากต้นกำเนิดในจักรวาลมาถึงนักวิทยาศาสตร์ได้ในรูปแบบที่อนุภาคชนิดอื่นทำไม่ได้
ฮัลเซน เสนอแนวคิดตรวจจับนิวทริโนที่ขั้วโลกใต้เป็นครั้งแรกในปี 1988 โดยมีหลักการคือ เมื่ออนุภาคนิวทริโนชนเข้ากับนิวเคลียสของอะตอมจะเกิดแสงวาบขึ้น และแสงนั้นสามารถถูกตรวจจับได้ด้วยเซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในน้ำแข็งใส
น้ำแข็งบริเวณขั้วโลกใต้มีข้อได้เปรียบหลายประการ เพราะมีสัญญาณรบกวนน้อย และยังเป็นพื้นที่ที่มีความเสถียรทางธรณีวิทยา ไม่มีแผ่นดินไหวมารบกวนการตรวจวัด
แนวคิดของฮัลเซนได้รับความสนใจจากนักวิจัยคนอื่นอย่างรวดเร็ว และเพียงไม่กี่ปีต่อมาก็เริ่มมีการทดสอบเซ็นเซอร์ภายในชั้นน้ำแข็ง
คำถามสำคัญคือ ทำไม IceCube ต้องใหญ่ถึง 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร เหตุผลสำคัญคือ นิวทริโนพลังงานสูงจากจักรวาลพบได้ยากมาก เมื่ออนุภาคเหล่านี้แทบไม่ทำปฏิกิริยากับสสาร นักวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้ปริมาตรตรวจจับที่ใหญ่เป็นพิเศษ เพื่อเพิ่มโอกาสให้เกิดการชนที่มากพอสำหรับการศึกษา
IceCube จึงถูกออกแบบให้ครอบคลุมพื้นที่น้ำแข็งถึง 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร และสร้างเสร็จสมบูรณ์ในปี 2011 และไม่นานหลังจากนั้น นักวิจัยก็สามารถตรวจพบนิวทริโนพลังงานสูงได้เป็นครั้งแรก
ต่อมาอีกไม่กี่ปี ทีมวิจัยสามารถเผยแพร่หลักฐานว่า นิวทริโนที่ตรวจพบส่วนหนึ่งต้องมีต้นกำเนิดมาจากพื้นที่ไกลออกไปนอกระบบสุริยะ ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์เริ่มเดินหน้าค้นหาว่า แหล่งกำเนิดนิวทริโนพลังงานสูงในจักรวาลคืออะไร
มาร์ก เพียร์ซ ประธานคณะกรรมการโนเบลสาขาฟิสิกส์ กล่าวว่า ฟรานซิส ฮัลเซน เป็นผู้นำทีมนักวิจัยและวิศวกรนานาชาติที่สร้างเครื่องมืออันยอดเยี่ยมขึ้นมาได้สำเร็จ เขาระบุว่า ความมุ่งมั่นและวิสัยทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของฮัลเซนได้ปูทางไปสู่ดาราศาสตร์รูปแบบใหม่
แทนที่จะศึกษาจักรวาลผ่านแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้นิวทริโนเป็นอีกหนึ่ง "ผู้ส่งสาร" เพื่อย้อนกลับไปยังเหตุการณ์พลังงานสูงในห้วงอวกาศ
จวบจนทุกวันนี้ IceCube ยังคงตรวจจับปฏิกิริยาของนิวทริโนอย่างต่อเนื่อง และข้อมูลเหล่านี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสภาพแวดล้อมอันรุนแรงที่สร้างนิวทริโนพลังงานสูงได้ดีขึ้น และการสำรวจด้วย IceCube ยังอาจนำไปสู่การค้นพบปรากฏการณ์ทางจักรวาลที่มนุษย์ยังไม่เคยรู้จักมาก่อนก็เป็นได้
- คอนเทนต์พิเศษ
สำหรับคุณ - TOP ต่างประเทศ
- วิดีโอยอดนิยม
