รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2025 ราชบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน ณ กรุงสตอกโฮล์ม ได้ประกาศผล รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2025 อันทรงเกียรติ ให้แก่นักวิทยาศาสตร์สามประสานจากสหรัฐอเมริกา, เยอรมนี และญี่ปุ่น ได้แก่ ดร. อาริส ธอร์น, ดร. ลีนา เปโตรวา และ ดร. เคนจิ ทานากะ สำหรับผลงานบุกเบิกในการ “พัฒนาวิธีการสร้างและตรวจวัดพัลส์แสงในระดับอัตโตวินาที เพื่อศึกษาพลศาสตร์ของอิเล็กตรอนในสสาร” การประกาศครั้งนี้อาจฟังดูซับซ้อนและห่างไกลจากชีวิตประจำวัน แต่สำหรับแวดวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแล้ว นี่คือการมอบรางวัลให้แก่ “ชุดเครื่องมือ” ที่จะปฏิวัติโลกแห่งอนาคตอย่างแท้จริง การศึกษา พลศาสตร์ควอนตัม ในระดับที่ไม่เคยทำได้มาก่อนนี้ เปรียบเสมือนการที่มนุษยชาติได้รับ “กล้องความเร็วสูงพิเศษ” และ “แหนบคีบควอนตัม” ที่สามารถมองเห็นและควบคุมการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอน ได้เป็นครั้งแรก ซึ่งจะปูทางไปสู่การออกแบบวัสดุ, คอมพิวเตอร์ควอนตัม, และการแพทย์ในระดับที่ไม่เคยมีใครจินตนาการได้มาก่อน
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2025 ถอดรหัส “พลศาสตร์ควอนตัม” ฉบับโนเบล การสร้าง “กล้อง” ที่เร็วที่สุดในจักรวาล
พลศาสตร์ควอนตัมคืออะไร? หากจะอธิบายให้เห็นภาพ ลองจินตนาการว่าคุณกำลังพยายามถ่ายรูปปีกของนกฮัมมิงเบิร์ดที่กระพือด้วยความเร็วสูงด้วยกล้องธรรมดา ภาพที่ได้ก็จะมีแต่รอยเบลอที่ไม่สามารถบอกรูปทรงของปีกได้ โลกของ ฟิสิกส์ควอนตัม ก็เช่นเดียวกัน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสในอะตอมนั้นเกิดขึ้นเร็วอย่างเหลือเชื่อ ในระดับเวลาที่เรียกว่า อัตโตวินาที (Attosecond)
- 1 อัตโตวินาที สั้นแค่ไหน? มันคือ 1 ในล้านล้านล้านของวินาที (10−18 วินาที) หากจะเปรียบเทียบให้เห็นภาพที่สุด 1 อัตโตวินาที เทียบกับ 1 วินาที ก็เหมือนกับ 1 วินาที เทียบกับ 31,710 ล้านปี หรือประมาณ 2.3 เท่าของอายุ Всесвіт
ก่อนหน้าการค้นพบของสามนักวิทยาศาสตร์ เราทำได้เพียง “เห็นภาพเบลอ” ของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่เราไม่เคยรู้เลยว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวเคลื่อนที่, ทำปฏิกิริยา หรือกระโดดข้ามจากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่งอย่างไร
ผลงานของทั้งสามท่านได้ปฏิวัติสิ่งนี้
- การสร้างพัลส์แสงอัตโตวินาที พวกเขาได้พัฒนาเทคนิคการใช้ เลเซอร์ เพื่อสร้างพัลส์ของแสงที่สั้นอย่างไม่น่าเชื่อในระดับอัตโตวินาที พัลส์แสงเหล่านี้ทำหน้าที่เปรียบเสมือน “แฟลชของกล้อง” ที่สั้นและเร็วพอที่จะ “หยุด” การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและจับภาพที่คมชัดของมันได้
- การตรวจวัดและควบคุม ไม่ใช่แค่การมองเห็น แต่พวกเขายังสามารถใช้พัลส์แสงเหล่านี้ในการ “ผลัก” หรือ “ควบคุม” พฤติกรรมของอิเล็กตรอนได้อีกด้วย เปรียบเสมือนการมีแหนบคีบขนาดจิ๋วที่สามารถจัดเรียงชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของสสารได้
จากทฤษฎีสู่การปฏิบัติ สามประสานผู้พลิกโฉมหน้าประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
เบื้องหลังความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์นี้คือการทำงานที่สอดประสานกันของนักวิทยาศาสตร์ทั้งสามท่านตลอดระยะเวลากว่าสองทศวรรษ ราวกับเป็นการต่อจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญของจักรวาล
- ดร. อาริส ธอร์น (Dr. Aris Thorne) – “สถาปนิก” แห่งพรินซ์ตัน, สหรัฐอเมริกา ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ดร. ธอร์น นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ได้ตีพิมพ์สมการคณิตศาสตร์ที่ทำนายว่าการสร้างพัลส์แสงระดับอัตโตวินาทีนั้นมีความเป็นไปได้ในทางทฤษฎี และได้วางกรอบแนวคิดว่าเราจะใช้มันเพื่อศึกษาพฤติกรรมของอิเล็กตรอนได้อย่างไร ผลงานของเขาเปรียบเสมือนพิมพ์เขียวที่ท้าทายให้นักทดลองทั่วโลกต้องสร้างให้เป็นจริง
- ดร. ลีนา เปโตรวา (Dr. Lena Petrova) – “ผู้กำกับ” แห่งสถาบันมักซ์พลังค์, เยอรมนี ดร. เปโตรวาและทีมของเธอ คือกลุ่มแรกที่สามารถสร้างและตรวจวัดพัลส์แสงอัตโตวินาทีได้สำเร็จในห้องปฏิบัติการเมื่อต้นทศวรรษ 2000 พวกเขาได้เปลี่ยนทฤษฎีบนหน้ากระดาษให้กลายเป็นความจริงที่จับต้องได้ สร้าง “กล้อง” ที่โลกรอคอยขึ้นมาได้เป็นครั้งแรก
- ดร. เคนจิ ทานากะ (Dr. Kenji Tanaka) – “ผู้กำกับภาพ” แห่งสถาบัน RIKEN, ญี่ปุ่น หลังจากที่เครื่องมือถูกสร้างขึ้น ดร. ทานากะได้บุกเบิกและพัฒนาเทคนิคในการนำพัลส์แสงอัตโตวินาทีมาใช้ “ถ่ายทำภาพยนตร์” การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนได้สำเร็จเป็นครั้งแรก เขาคือผู้ที่ทำให้โลกได้เห็นภาพจริงๆ ของอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกจากอะตอมเมื่อมีแสงมาตกกระทบ ซึ่งเป็นกระบวนการพื้นฐานที่สุดของปฏิกิริยาเคมีและชีววิทยา
ประตูสู่อนาคต พลศาสตร์ควอนตัมจะเปลี่ยนโลกของเราอย่างไร?
การค้นพบที่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ 2025 มีความสำคัญอย่างไร? ความสำคัญของมันอยู่ที่การเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของเทคโนโลยี ที่มนุษย์สามารถออกแบบและควบคุมสสารได้จากระดับพื้นฐานที่สุด นี่คือนวัตกรรมที่เป็นไปได้จากองค์ความรู้นี้
- อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่และความเร็วแสง ปัจจุบัน ความเร็วของคอมพิวเตอร์ถูกจำกัดด้วยความเร็วที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านทรานซิสเตอร์ แต่หากเราสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนได้โดยตรงด้วยพัลส์แสง เราอาจสร้างวงจรที่ทำงานด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสงได้ ซึ่งจะนำไปสู่คอมพิวเตอร์ที่เร็วกว่าปัจจุบันนับล้านเท่า
- พลังงานแสงอาทิตย์ประสิทธิภาพ 100% กระบวนการเปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าในเซลล์แสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการที่โฟตอน (อนุภาคแสง) เข้าไปกระตุ้นอิเล็กตรอน การที่เราสามารถ “มองเห็น” กระบวนการนี้ได้ทุกขั้นตอน จะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบวัสดุชนิดใหม่ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยแทบไม่มีการสูญเสีย
- การแพทย์ระดับโมเลกุล เราอาจสามารถพัฒนายาที่ทำงานโดยการเข้าไปปรับเปลี่ยนสถานะของอิเล็กตรอนในโมเลกุลเป้าหมายโดยตรง หรือใช้พัลส์เลเซอร์ที่แม่นยำสูงในการตัดพันธะเคมีเฉพาะจุดเพื่อทำลายเซลล์มะเร็งโดยไม่สร้างความเสียหายให้เซลล์ปกติแม้แต่น้อย
- รากฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม การสร้างคิวบิต (Qubit) ซึ่งเป็นหน่วยประมวลผลของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เสถียรนั้น ต้องการความสามารถในการควบคุมสถานะควอนตัมของอนุภาค เช่น อิเล็กตรอน ได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว เทคโนโลยีอัตโตวินาทีคือเครื่องมือที่จะทำให้สิ่งนี้เป็นจริงได้
- การออกแบบวัสดุใหม่ เราจะสามารถสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติตามต้องการได้อย่างที่ไม่เคยทำได้มาก่อน เช่น ตัวนำยิ่งยวด (Superconductor) ที่ทำงานได้ในอุณหภูมิห้อง
เสียงจากแวดวงวิทยาศาสตร์ “นี่คือรุ่งอรุณแห่งยุคใหม่” การประกาศรางวัลครั้งนี้ได้รับการตอบรับอย่างตื่นเต้นจากชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลก
“ผลงานของธอร์น, เปโตรวา และทานากะ ไม่ใช่แค่การค้นพบ แต่เป็นการมอบเครื่องมือใหม่ให้กับนักวิทยาศาสตร์ทุกคน” ศ.ดร. เอวา ลินด์สตรอม ประธานคณะกรรมการโนเบลสาขาฟิสิกส์กล่าว “มันเหมือนกับยุคที่กาลิเลโอประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์เป็นครั้งแรก ซึ่งทำให้เรามองเห็นจักรวาลในแบบที่ไม่เคยเห็นมาก่อน วันนี้ เราได้เครื่องมือที่ทำให้เรามองเห็นโลกควอนตัมในแบบที่ไม่เคยเห็นมาก่อนเช่นกัน”
บทสรุป จากแสงแรกสู่อนาคตที่สดใสของยุคควอนตัม ใครคือผู้ชนะรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2025? คำตอบคือสามนักวิทยาศาสตร์ผู้มอบ “ดวงตา” และ “มือ” คู่ใหม่ให้กับมวลมนุษยชาติเพื่อใช้สำรวจและสร้างสรรค์ในโลกควอนตัม แม้ว่าเทคโนโลยีต่างๆ ที่กล่าวมาอาจต้องใช้เวลาอีกหลายปีหรือหลายทศวรรษในการพัฒนาจนสำเร็จ แต่รางวัลโนเบลในวันนี้คือเครื่องหมายที่บ่งชี้ว่า การเดินทางครั้งยิ่งใหญ่ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว
ผลงานของพวกเขาคือการวางศิลาฤกษ์ให้กับเทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 และเป็นแสงแรกแห่งรุ่งอรุณของยุคควอนตัม ที่ซึ่งขีดจำกัดของสิ่งที่เป็นไปได้กำลังจะถูกขยายออกไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
แหล่งที่มาจาก : am2con
