index 193

 

เมฆ

มารู้จักชนิดของเมฆกันเถอะ

      คิวมูโลนิมบัส", "นิมโบสเตรตัส, "เซอโรคิวมูลัส" อ๊ะ! อย่างเพิ่งต๊กกะใจ นี่ไม่ใช่คาถาสาปแช่งใครสักหน่อย แต่เป็นชื่อเรียกของหมู่เมฆเมฆาบนท้องฟ้าต่างหากเล่า และเราก็กำลังจะพาคุณผู้อ่านไปทำความรู้จักกับชนิดของเมฆกันสักหน่อยว่าปุยสีขาวที่ล่องลอยอยู่บนฟ้าเหล่านั้นเขามีชื่อเรียกว่าอะไรกันบ้าง

       เมื่อแหงนมองท้องฟ้าแล้วเห็นก้อนเมฆทีไรเป็นต้องจินตนาการว่ามีรูปร่างคล้ายสิ่งนั้นสิ่งนี้ทุกทีไป เห็นเป็นมังกรบ้างล่ะ ปลาโลมาก็มี และเชื่อว่าอีกหลายๆ คนก็มีจินตนาการเช่นนี้เหมือนกัน แต่รู้ไหมว่าก้อนเมฆที่เราเห็นเป็นรูปทรงต่างๆ ก็มีชื่อเรียกเหมือนกันตามลักษณะและความสูงของก้อนเมฆนั้นๆ
       ก่อนที่จะไปรู้จักกับก้อนเมฆ เรามาทำความรู้จักกับท้องฟ้ากันก่อนดีกว่าว่ามีเมฆบนท้องฟ้ามากน้อยแค่ไหนถึงจะเรียกได้ว่า"ท้องฟ้าแจ่มใส"หรือ"มีเมฆกระจายเป็นหย่อมๆ
       เมื่อมีเมฆล่องลอยอยู่บนฟ้าราว 1-10% เวลานั้นท้องฟ้าแจ่มใสแน่นอน, ถ้ามีเมฆ 11-25% เรียกได้ว่ามีเมฆบางส่วน, 26-50% นับว่ามีเมฆกระจัดกระจาย, 51-90% ถือว่ามีเมฆเป็นหย่อมๆ และหากเมฆปกคลุมท้องฟ้า90-100%แสดงว่ามีเมฆครึ้ม
   
 ทีนี้ก็มาดูกันว่ามีเมฆชนิดไหนบ้างและแต่ละชนิดมีชื่อเรียกว่าอะไร
       เมฆแบ่งได้เป็น 10 ชนิด ตามรูปร่างลักษณะและระดับความสูงเหนือพื้นดินของฐานเมฆ ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ได้แก่ เมฆชั้นต่ำ, เมฆชั้นกลาง และเมฆชั้นสูง
      
       เมฆชั้นต่ำ มีความสูงของฐานเมฆเหนือพื้นดินไม่เกิน 2 กิโลเมตร เมฆที่จัดอยู่ในกลุ่มนี้มีทั้งหมด5ชนิดประกอบด้วย

 

      สเตรตัส (Stratus) : เมฆแผ่นที่ลอยไม่สูงมากนัก มักเกิดในตอนเช้าหรือหลังฝนตก ถ้าลอยติดพื้นจะเรียกว่า “หมอก”

 



 

     คิวมูลัส (Cumulus) : เป็นเมฆก้อนปุกปุย สีขาว รูปทรงคล้ายดอกกะหล่ำ มักก่อตัวในแนวดิ่ง ลอยกระจายห่างกัน และเกิดขึ้นเวลาที่สภาพอากาศแจ่มใสดี

 



 

    นิมโบสเตรตัส (Nimbostratus) : เมฆสีเทา ทำให้เกิดฝนพรำ และมักปรากฏสายฝนจากฐานเมฆ

 



 

    คิวมูโลนิมบัส (Cumolonimbus) : ก้อนเมฆฝนขนาดใหญ่ยักษ์ มีรูปทรงคล้ายดอกกะหล่ำและก่อตัวในแนวตั้งเช่นกัน ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง หากลมชั้นบนพัดแรง ยอดเมฆจะแผ่ออกคล้ายทั่ง

 



 

    สเตรโตคิวมูลัส (Stratocumulus) : เมฆก้อนที่ไม่มีรูปทรงชัดเจน มักมีสีเทา ลอยต่ำ ติดกันเป็นแพ และมีช่องว่างระหว่างก้อนแค่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น มักพบเห็นเมื่อสภาพอากาศไม่ค่อยดีนัก

 



 

    เมฆชั้นกลาง มีระดับความสูงของฐานเมฆตั้งแต่ 2-6 กิโลเมตร มี 2 ชนิด คือ  อัลโตสเตรตัส (Altostratus) : เมฆแผ่นหนาสีเทาที่ปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้าง บางครั้งหนามากจนบดบังแสงอาทิตย์ได้

 



 

     อัลโตคิวมูลัส (Altocumulus) : เมฆก้อนสีขาว ลอยเป็นแพห่างกันไม่มาก มีช่องว่างระหว่างก้อนเพียงเล็กน้อย มองดูคล้ายฝูงแกะ คล้ายเมฆเซอโรคิวมูลัส แต่ขนาดใหญ่กว่ามาก

 



 

    เมฆชั้นสูง มีความสูงที่ระดับตั้งแต่ 6 กิโลเมตรขึ้นไป มี 3 ชนิด ได้แก่  เซอโรสเตรตัส (Cirrostratus) : เมฆแผ่นบางๆ สีขาว โปร่งแสง เป็นผลึกน้ำแข็ง มักปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้าง และทำให้เกิดดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ทรงกลด

 



 

    เซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus) : เมฆสีขาว มีลักษณะคล้ายเกล็ดบางๆ หรือระลอกคลื่นเล็กๆ เป็นผลึกน้ำแข็ง โปร่งแสง และเรียงรายกันเป็นระเบียบ

 

 

    เซอรัส (Cirrus) : เมฆริ้ว สีขาว โปร่งแสง และเป็นผลึกน้ำแข็ง ลักษณะคล้ายขนนกเพราะถูกกระแสลมชัดบนพัด มักเกิดขึ้นเวลาที่สภาพอากาศดี

 

      ทีนี้ก็รู้กันแล้วว่าเมฆมีกี่ชนิด และเมฆชนิดไหนทำให้เกิดฝนพรำหรือทำฝนตกหนัก ฉะนั้นก่อนออกจากบ้านครั้งต่อไปก็อย่าลืมพยากรณ์อากาศกันเสียหน่อย จะได้เตรียมพร้อมรับมือกับฝนฟ้าในแต่ละวันได้ทันเวลาไงล่ะจ๊ะ

หมายเหตุ : ข้อมูลและภาพประกอบจากศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA)


ที่มา  :  ผู้จัดการออนไลน์  วันที่  2  มีนาคม  2551


 


มอเตอร์นาโน"

"มอเตอร์นาโน" ชิ้นแรกจากสเปนขับเคลื่อนด้วยอุณหภูมิที่แตกต่าง
 

ภาพจำลองแสดงการเคลื่อนที่ลำเลียงชิ้นส่วนของมอเตอร์นาโน
(ภาพจากมหาวิทยาลัยบาเซโลนา)

     ไซน์เดลี/มหาวิทยาลัยบาเซโลนา - ทีมนักวิจัยสเปนระบุเป็นเจ้าแรกที่ผลิตมอเตอร์นาโนได้โดยใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิขับเคลื่อน สามารถลำเลียงสัมภาระและหมุนได้เหมือนมอเตอร์แบบดั้งเดิมแต่มีขนาดเล็กจิ๋วกว่าหัวเข็มหมุดเป็นล้านเท่า งานวิจัยนี้จะเปิดประตูไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์ระดับนาโนที่ใช้งานเชิงกลได้และอนาคตอาจนำไปประยุกต์ในศาสตร์ทางด้านชีวการแพทย์หรือประดิษฐ์วัสดุใหม่ๆได้

       ทั้งนี้ทีมนักวิจัยจากอุทยานวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยบาเซโลนา (Universitat Autonoma de Barcelona) สเปน ได้พัฒนา "อุปกรณ์ขนส่งนาโน" (nanotransporter) ที่ผลิตจากท่อนาโนคาร์บอน โดยออกแบบเป็นท่อทรงกระบอกเส้นยาวที่หุ้มด้วยท่อทรงกระบอกที่สั้นกว่า ซึ่งท่อนาโนที่สั้นกว่านั้นสามารถหมุนรอบท่อนาโนที่ยาวกว่าและเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือถอยหลังได้
เมื่อให้อุณหภูมิที่แตกต่างกันตรงปลายท่อนาโนเส้นยาวทั้ง 2 ข้าง ท่อนาโนที่สั้นกว่าจะเคลื่อนจากปลายท่อที่ร้อนกว่าไปยังปลายท่อที่เย็นกว่า นอกจากนี้ยังให้ท่อที่สั้นกว่านั้นลำเลียงวัสดุโลหะไปด้วยได้ นับเป็นครั้งแรกที่สามารถสร้างและควบคุมมอเตอร์ในระดับนาโนเมตรจากการให้ความแตกต่างของอุณหภูมิแก่มอเตอร์


      ความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของท่อนาโนสั้นไปตามท่อนาโนที่ยาวกว่านั้นควบคุมได้ถึงในระดับที่เล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางอะตอม ซึ่งความสามารถในการควบคุมวัตถุเคลื่อนที่ในระดับนาโนเมตรนี้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้กับนาโนเทคโนโลยีในอนาคต เช่น การออกแบบระบบกลไกอิเล็กทรอนิกส์ระดับนาโนด้วยศักยภาพทางเทคโนโลยีอันยอดเยี่ยมนี้สำหรับศาสตร์ทางด้านชีวการแพทย์และออกแบบวัสดุใหม่ๆ


       งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ผ่านวารสาร "ไซน์เอ็กเพรส" (Science Express) ซึ่งทีมวิจัยจากอุทยานวิจัยมหาวิทยาลัยบาเซโลนานำโดย อาเดรียน บ๊าคโทล์ด (Adrian Bachtold) และผู้ร่วมวิจัยคือ เอ็ดดูอาร์โด เฮอร์นันเดซ (Eduardo Hernández) ริคคาร์โด รูราลี (Riccardo Rurali) เอมีเลีย บาร์ไรโร (Amelia Barreiro) และโจเอล โมเซอร์ (Joel Moser) นอกจากนี้ยังมีความร่วมมือกับนักวิจัยจากสถาบันในออสเตรียและสวิตเซอร์แลนด์

    A, B แสดงภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเผยให้เห็นมอเตอร์นาโนชิ้นแรกของโลกกำลังลำเลียงชิ้นโลหะเล็กจากซ้ายไปขวา ส่วน C แสดงแผนภาพการทำงานและการเคลื่อนที่ของมอเตอร์นาโน โดยอุณหภูมิที่แตกต่างกันของปลายท่อนาโนเส้นยาวทั้ง 2 ด้าน ทำให้ท่อนาโนเส้นสั้นกว่าที่หุ้มอยู่นั้นเคลื่อนที่จากปลายที่ร้อนกว่าไปยังปลายที่เย็นกว่าในลักษณะหมุนรอบแกน (ภาพจากมหาวิทยาลัยบาเซโลนา)

ที่มา  :  ผู้จัดการออนไลน์  วันที่  22  เมษายน  2551


ฟ้าแลบ


ฟ้าแลบกระตุ้นให้เกิดพายุเฮอริเคนได้

    อะไรเป็นสาเหตุของพายุเฮอริเคนในมหาสมุทรแอตแลนติก?
จากผลการวิจัยล่าสุดพบว่า สาเหตุของการเกิดเฮอริเคนก็คือ พายุฝนฟ้าคะนองในที่ราบสูงของเอธิโอเปียนี่เอง

    ความสัมพันธ์กันระหว่างฟ้าแลบ และการเกิดพายุเฮอริเคนจะช่วยให้นักวิจัยรู้ได้ทันว่าเมื่อไรพายุ
เฮอริเคนที่รุนแรงจะก่อตัวขึ้นหลายสัปดาห์ก่อนที่มันจะเกิดขึ้นจริงๆได้ Dr. Colin Price จากมหาวิทยาลัย Tel Aviv ในอิสราเอล กล่าวว่า ปัจจุบันนี้นักวิทยาศาสตร์มีโมเดลที่ทันสมัยมากมายที่สามารถทำนายว่าจะเกิดพายุขึ้นเมื่อไรที่ไหน รวมทั้งทำนายความรุนแรงของพายุได้ด้วย แต่มีเพียงครั้งเดียวเท่านั้นที่พายุก่อตัวขึ้นจริงๆที่มหาสมุทรแอตแลนติก สิ่งที่โดดเด่นเกี่ยวกับงานวิจัยชิ้นนี้ก็คือ นักวิจัยได้สำรวจตั้งแต่ขั้นแรกๆของการก่อตัวเป็นพายุก่อนที่มันจะพัฒนาไปเป็นเฮอริเคน

    Dr. Price และทีมงานได้ศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับฤดูที่เกิดพายุเฮอริเคนมาก ในปี 2005-2006 และพบว่ามีความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด ในปี 2005 มีพายุ 28 พายุ ในที่นี้รวมถึงเฮอริเคนคาทรินาด้วย ส่วนในปี 2006 มีเพียง 10 พายุเท่านั้น ลดลงถึง 64% นอกจากนี้ก็พบว่าช่วงหน้าร้อน การเกิดฟ้าแลบในอาฟริกาตะวันออก โดยมากที่พื้นที่ราบสูงของเอธิโอเปียก็มีความแตกต่างในลักษณะเดียวกันคือมีการเกิดฟ้าแลบลดลง 23% ในปี 2006 เมื่อเทียบกับปี 2005
 

    Dr. Price นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศที่ได้ศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ฟ้าแลบมานานกล่าวว่าทั้งสองเหตุการณ์ในต่างทวีปกันนี้มีความเกี่ยวข้องกันอยู่ โดยอธิบายว่า ฟ้าแลบที่รุนแรง ที่เกิดในอาฟริกาตะวันออกจะรบกวนกระแสลมตะวันตกที่ผ่านทวีปอาฟริกา เขาเปรียบเทียบว่า มันก็เหมือนกับหินที่อยู่ในลำธาร หินเหล่านี้จะก่อให้เกิดการกระเพื่อมของกระแสน้ำที่ไหลผ่านมันเป็น turbulence flow ยิ่งหินก้อนใหญ่การกระเพื่อมก็ยิ่งมาก ก็เหมือนกับพายุฝนที่อาฟริกา ยิ่งพายุรุนแรงก็ยิ่งส่งผลกระทบไปได้ไกล
พายุฝนที่รุนแรงจะส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหวของบรรยากาศที่ไร้ระเบียบ ซึ่งกระแสของบรรยากาศนี้ก็จะส่งผลให้เกิดบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ ที่เรียกว่า African easterly waves (AEW) ซึ่งเป็นที่ทราบแล้วว่ามากกว่าครึ่งของคลื่นบรรยากาศเหล่านี้ เมื่อมันเคลื่อนไปทางทิศตะวันตกเหนือมหาสมุทรแอตแลนติกจะก่อให้เกิดพายุ tropical storm (ที่มีความเร็ว 48-121 km/h) การที่พายุเหล่านี้จะทวีความรุนแรงขึ้นเป็นเฮอริเคนหรือไม่ก็เป็นเรื่องของหลายๆปัจจัยเสริมต่างๆ เช่น อุณหภูมิของผิวทะเล ฝุ่นและลมที่วิ่งตัดผ่านมหาสมุทร


     ทีมวิจัยของ Dr. Price ได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการเกิดฟ้าแลบจาก World Wide Lightning Location Network ซึ่งมีสถานีที่คอยตรวจดูสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ต่ำมากๆที่ฟ้าแลบปล่อยออกมา นักวิจัยพบว่าทุกฟ้าแลบที่มีความรุนแรงในปี 2005-2006 ที่เกิดในอาฟริกาตะวันออก จะมีพื้นที่ความกดอากาศต่ำ AEW ตามมา และจะมีเพียงบางส่วนของ AEW เหล่านี้ที่จะพัฒนาต่อไปเป็นเฮอริเคนในอเมริกา โดยอย่างน้อย 85% ของเฮอริเคนที่มีความรุนแรง และ 2ใน 3 ของเฮอริเคนที่เกิดขึ้นทั้งหมดในมหาสมุทรแอตแลนติก มีต้นกำเนิดมาจาก AEW ที่เกิดหลังพายุฝนในอาฟริกาตะวันออก


     Dr. Price แนะว่านักพยากรณ์อากาศและทีมกู้ภัยในภาวะฉุกเฉินควรสอดส่องต่อการเกิดพายุฝนที่มีความรุนแรงในอาฟริกาตะวันออกช่วงก่อนหน้าฤดูที่จะมีเฮอริเคนในอเมริกา เพื่อที่จะได้ประเมินความรุนแรงได้แม่นยำขึ้น Dr. Earle Williams ผู้เชี่ยวชาญด้านฟ้าแลบจาก MIT ให้ความเห็นว่าการศึกษานี้ช่วยให้เราเห็นถึงความสำคัญของการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับการเกิดฟ้าแลบ หรือพายุทั่วโลกตลอดปี เพราะมันมีความสำคัญในการทำนายและวิเคราะห์การเกิดพายุในอนาคตได้


 ที่มา  :  http://www.nature.com/


แว่นตาอัจฉริยะ

นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นพัฒนาแว่นตาอัจฉริยะ

    ปัญหาเกี่ยวกับการหลงๆลืมๆของคนเราโดยส่วนใหญ่จะพบในผู้สูงอายุ หรือคนที่มีภายในสมองมีการใช้งานมากหรือมีเรื่องให้คิดมากมายอยู่ในหัว ทำให้ประสิทธิภาพในการจดจำลดลง นอกจากนั้นถ้าหากคุณมีอายุที่มากขึ้นก็จะเกิดอาการหลงๆลืมๆ ว่าเอาอะไรวางไว้ที่ไหน ทั้งๆที่เพิ่งหยิบจับสิ่งนั้นเมื่อไม่กี่นาทีที่ผ่านไป ซึ่งอาการหลงๆลืมนี้ ถือเป็นสัญญาณที่บ่งบอกถึงสมรรถนะการทำงานของสมองที่ลดลง
จากปัญหาที่เกิดขึ้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้ทำการคิดค้นและพัฒนาโครงการที่จะพัฒนาแว่นตาที่ใช้เทคโนโลยีในการจับภาพและการบันทึกข้อมูลเข้ามาช่วยแก้ปัญหา

    การใช้งานแว่นตาอัจฉริยะนี้ ก็เพียงแต่ผู้ใช้ระบุไปว่ากำลังมองหาสิ่งใดหรืออะไรอยู่ เนื่องจากได้ไปหลงลืมว่าไว้ที่ใดก่อนหน้านี้ ตัวแว่นตาก็จะทำการแสดงภาพสิ่งสายตาเรามองผ่านแว่นไปเมื่อหลายนาทีที่ผ่านมา เพื่อจะเป็นการรื้อฟื้น หรือช่วยย้อนความจำว่า เมื่อไม่กี่นาทีที่ผ่านมาเราได้เดินไปที่ไหนบ้าง หยิบจับอะไรบ้าง หรือทำอะไรบ้าง


    ซึ่งในตัวของแว่นตานั้นได้มีการติดตั้งกล้องที่มีขนาดเล็กมากไว้เพื่อทำหน้าที่จับภาพทุกอย่างเหมือนดังกับที่ดวงตาของผู้สวมใส่มองเห็น และในส่วนของกล้องจะมีการทำงานสองแบบคือ ในส่วนของการเก็บภาพที่มองเห็นและการแสดงภาพที่ได้บันทึกไว้ในระยะเวลาสั้นๆ มากไปกว่านั้นระบบของกล้องนี้ยังมีโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการแยกแยะวัตถุที่มองเห็นว่าเป็นอะไร และถ้าหากสิ่งที่มองเห็นขาดความชัดเจน ระบบก็จะมีการทำงานในส่วนของการคาดเดาที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อระบุว่าสิ่งที่มองเห็นนั้นคืออะไร ซึ่งทฤษฏีที่นำมาประยุกต์ใช้ในโครงการนี้ คือทฤษฏีในการแยกแยะวัตถุ หรือ Object-recognition รวมกับทฤษฏีทางด้านปัญญาประดิษฐ์อย่าง fuzzy logic ที่ใช้ในการแยกแยะข้อมูลได้รับเข้ามาในระบบ

    นอกจากนี้ทางนักวิทยาศาสตร์มีแผนที่จะต่อยอดของโครงการนี้ โดยการนำเอาฐานข้อมูลของสิ่งต่างๆเก็บลงไปในแว่นตา เพื่อที่ว่า เมื่อใดก็ตามที่ผู้สวมใส่มองไปที่วัตถุ หรือสิ่งมีชีวิตอะไร เช่นสัตว์ หรือรถยนต์ เครื่องจักร ตัวแว่นตาก็จะสามารถให้รายละเอียดอย่างคร่าวๆออกมาให้กับผู้สวมใส่แบบอัตโนมัติ เช่น สัตว์ตัวนี้ชื่ออะไร อยู่ในตระกูลอะไร หรือว่า รถคันนี้ยี่ห้ออะไร มีคุณสมบัติอะไร มีประสิทธิภาพในการทำงานเท่าใด เป็นต้น
 

    โดยทางนักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่าแว่นตาอัจฉริยะตัวนี้จะเป็นตัวเชื่อมที่ดีของโลกของเทคโนโลยีกับของคนเราได้เป็นอย่างดีอีกตัวหนึ่ง  แต่อย่างไรก็ตาม แว่นตานี้ยังอยู่ในขั้นตอนการทดลองใช้งานภายในมหาวิทยาลัยโตเกียว และทางทีมผู้พัฒนาก็มั่นใจว่าจะเสร็จสมบูรณ์ในไม่ช้านี้


ที่มา http://foxnews.com/


ชุดผจญเพลิงไฮเทค

      การจัดการและรับมือกับภัยพิบัติต่างๆ เป็นสิ่งที่ชุมชนทั้งหลายทั่วโลก ให้ความสำคัญ โดยเฉพาะในพื้นที่ที่ห่างไกลความเจริญ และยังไม่มีระบบเครือข่ายโทรคมนาคม เข้าไปถึง ตลอดจนในพื้นที่ที่ระบบเครือข่าย ในบริเวณที่เกิดเหตุนั้น ถูกทำลายลง รวมทั้งในบริเวณที่มีการใช้ ระบบเครือข่ายโทรคมนาคมพร้อมๆ กันจำนวนมากในเวลาเดียวกัน เพื่อรายงานข่าว และติดตามผู้สูญหาย จากข้อจำกัดดังกล่าว ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม จึงเป็นสิ่งที่คนหันมาให้ความสนใจ เนื่องจากช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดต่างๆ ที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น


         ในปัจจุบันระบบการจัดการ และรับมือกับภัยพิบัติต่างๆ ยังมีข้อจำกัดในเรื่องของการติดต่อสื่อสาร ระหว่างผู้ประสบ-ภัยกับเจ้าหน้าที่ หรือระหว่างเจ้าหน้าที่ด้วยกันเอง กับศูนย์บัญชาการ และบ่อยครั้งที่มีผู้สูญหาย และบาดเจ็บ เนื่องมาจากไม่มีการแจ้งเตือนภัยล่วงหน้า ขาดช่องทางสื่อสาร ขาดข้อมูลข่าวสาร ในการที่จะให้ผู้ประสบภัยได้รับมือกับสิ่งที่เกิดขึ้น และถึงแม้ว่าจะสามารถทำการสื่อสาร กันได้ก็ยังไม่สามารถที่จะส่งข้อมูลประเภทกราฟิก เช่น แผนที่ หรือภาพถ่ายผ่านดาวเทียม ที่จะช่วยทีมเจ้าหน้าที่กู้ภัยได้เข้าไปยังจุดเกิดเหตุได้ศูนย์ป้องกันสาธารณภัยของประเทศโปรตุเกส (the Portuguese Civil Protection) จึงได้มีโครงการพัฒนา การบริการให้มีความเที่ยงตรงและแม่นยำมากขึ้น โดยเพิ่มประสิทธิภาพในการบริหาร จัดการทีมงานที่จะเข้าไปช่วยเหลือผู้ประสบเหตุ ในเวลาที่เกิดเหตุขณะนั้น และรับประกันการบริการว่าสามารถดำเนินไปได้ แม้ว่าระบบการสื่อสารบนพื้นโลก จะไม่ทำงานก็ตาม ซึ่งระบบบริการใหม่นี้ จะช่วยระบุตำแหน่งของ เจ้าหน้าที่ที่กำลังปฏิบัติงาน ในที่เกิดเหตุว่าอยู่ที่จุดใดบ้าง และสามารถบอกได้ถึงสภาพร่างกายของเจ้าหน้าที่คนนั้น ได้ว่าสามารถทนต่อสภาวะ แวดล้อมในที่เกิดเหตุได้ต่อไปหรือไม่ หรือสมควรที่จะเปลี่ยนให้เจ้าหน้าที่คนอื่นเข้าไปแทนได้อย่างทันท่วงที ตลอดจนช่วยในการจัดการให้ทีมงานสามารถเคลื่อนที่ไป ยังจุดต่างๆ ที่หน่วยบัญชาการต้องการได้

        ในโครงการดังกล่าว ได้มีการพัฒนาชุดสำหรับเจ้าหน้าที่กู้ภัย ชื่อว่า “I-Garment” ขึ้น ซึ่งเป็นชุดสวมใส่เต็มตัวแบบไฮเทค ที่มีการติดตั้งอุปกรณ์และเซนเซอร์ สำหรับวัดตำแหน่ง และวัดสัญญาณต่างๆ ที่จำเป็น เช่น อุณหภูมิ และอัตราการเต้นหัวใจของผู้สวมใส่ไว้ด้วย โดยข้อมูลที่วัดได้จากอุปกรณ์เซนเซอร์นี้ จะถูกส่งผ่านทางอุปกรณ์เชื่อมต่อไร้สาย ไปยังศูนย์ป้องกันสาธารณภัยที่สำนักงานใหญ่ เพื่อทำการประมวลผล และส่งข้อมูลกับไปยังเจ้าหน้าที่ ในจุดที่เกิดเหตุผ่านทางคอมพิวเตอร์แบบพกพา หรือแล็ปท็อป

 

 

     I-Garment จะประกอบไปด้วยองค์ประกอบ 4 ส่วนที่สำคัญ ได้แก่ ส่วนของชุดสำหรับสวมใส่ เซนเซอร์และข้อมูลพื้นฐานที่จำเป็น ระบบโทรคมนาคม และซอฟต์แวร์ ซึ่งในส่วนของชุดผจญเพลิงนี้ทำมาจากวัสดุที่ทันสมัยที่ ผลิตขึ้นเพื่อป้องกันผู้สวมใส่จากอันตรายต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นในขณะกำลังปฏิบัติงาน รวมทั้งเน้นที่ความสะดวกสบายของผู้สวมใส่เป็นหลัก และภายในชุดดังกล่าว จะมีการฝังเซนเซอร์ระบบรับ-ส่งสัญญาณโทรคมนาคม อุปกรณ์ระบุตำแหน่ง อุปกรณ์ส่งสัญญาณเตือนภัยและอุปกรณ์จำเป็นอื่นๆ ไว้ภายใน เพื่อช่วยในการส่งสัญญาณแบบไร้สาย บอกตำแหน่งและสถานะการณ์ที่เจ้าหน้าที่นั้นๆ ประสบอยู่ ไปยังคอมพิวเตอร์ในรถควบคุม (Operating Field Vehicles: OFV) และข้อมูลที่ได้รับนี้จะถูกส่งต่อไปยัง ศูนย์จัดการกลางที่ตั้งอยู่ในเมือง ด้วยระบบผ่านดาวเทียม เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับ ตลอดจนวิเคราะห์สถานการณ์ และสั่งการต่อไปได้อย่างทันท่วงที


ที่มา  :  http://telecom.esa.int/telecom/www/object/index.cfm?fobjectid=12843


ลูกตุ้มนาฬิกา

เราใช้ลูกตุ้มบอกเวลาได้อย่างไร
ฟิสิกส์

    1 วันมี 24 ชั่วโมง 1 ชั่วโมงมี 60 นาที 1 นาทีมี 60 วินาที ปัจจุบันเราสามารถรู้เวลาได้จากนาฬิกา นาฬิกาก็มีหลายรูปแบบแตกต่างกันไป เช่น นาฬิกาดิจิตอล นาฬิกาที่มีเข็มบอกเวลา นาฬิกาที่มีลูกตุ้ม ใครเคยเห็นบ้างค่ะ แล้วทราบกันไหมค่ะว่านาฬิกาลูกตุ้มใช้บอกเวลาได้อย่างไร

    มีกฏอยู่กฏหนึ่งว่าไว้ว่า "ลูกตุ้มที่แขวนเอาไว้ด้วยเชือกตรงที่แขวนใดๆ ก็ตาม การแกว่งของมันในแต่ละรอบจะสามารถบอกเวลาให้เรารับรู้ได้ และการแกว่งของลูกตุ้มที่แขวนด้วยเชือกที่ยาวในการแกว่งแต่ละรอบจะใช้เวลานาน แต่ถ้าหากเราใช้ที่แขวนสั้นการแกว่งจะเร็ว เวลาที่ใช้ก็จะน้อยกว่าด้วย"

    กฎเกณฑ์อันนี้แหละค่ะที่เรานำมาใช้ และก็นำลูกตุ้มมาแขวนกับเครื่องนาฬิกา เมื่อลูกตุ้มแกว่ง 1 รอบเข็มนาฬิกา ก็จะกระดิกไปตามเวลาที่กำหนด (แล้วแต่ความยาวของเชือกที่แขวนลูกตุ้ม) ดังนั้นลูกตุ้มจึงสามารถใช้บอกเวลาของเราได้

    กฎเกณฑ์เช่นนี้ กาลิเลโอเป็นคนแรกที่ได้สังเกตเห็นว่าเราสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับนาฬิกา ให้เราได้ใช้กันถึงทุกวันนี้ เป็นไงกันบ้างค่ะ เก่งไหมล่ะ




 

ที่มา
1. ข้อมูลจากหนังสือ เกร็ดวิทยาศาสตร์น่ารู้ โดยคุณทรงวุฒิ สุธาอรรถ



แรง

แรง...คืออะไร
ฟิสิกส์

    พวกเรารู้จักแรงกันดีอยู่แล้ว เพราะเราเคยออกแรงทำงานทำงานกันอยู่ทุกวัน แรงคือความสามารถในการทำงานของเรานั้นเอง ซึ่งมีหน่วยวัดเป็นแรงม้า หนึ่งแรงม้าเป็นจำนวนของมัหรือวัสดุสิ่งของใดๆ ก็ตามที่สามารถยกสิ่งของที่หนัก 550 ปอนดืให้สูงจากพื้น 1 ฟุต ภายในเวลา 1 วินาที ปัจจุบันเรามีหน่วยวัดแรงอีกอย่างหนึ่งเรียกว่าวัตต์ ในทางด้านไฟฟ้า วัตต์เป็นพลังงานที่ใช้กระแสไฟฟ้า 1 แอมป์ ซึ่งวิ่งผ่านตัวนำไฟฟ้าที่มีความแตกต่างทางศักยะ 1 โวลล์ โดยปกติแล้วเขานิยมใช้คำว่ากิโลวัตต์มากกว่าวัตต์ 1 กิโลวัตต์มีค่าเท่ากับ 1000 วัตต์

    แรงเป็นเรื่องที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์ แรงทำให้เกิดพลังงาน แรงก็คืออะไรก็ตามที่มีผลกระทำต่อวัตถุ ถ้าคุณคือลูกบอลอยู่ตรงนั้นแหละ แล้วมีคนมาเตะคุณ คุณก็จะกระเด็นออกไปเพราะมีแรงมากระทำต่อคุณ จำเรื่องของเวกเตอร์ได้ไหม แรงทุก ๆ แรงสามารถถูกทำให้เห็นโดยการเขียนเวกเตอร์แทนได้

    คราวนี้เรามาดูสมการกัน "F = m * a" สมการนี้สำคัญมา "F" คือปริมาณของ แรง "m" คือมวล และ "a" ตือความเร่งที่เกิดขึ้น จะได้เป็นประโยคว่า "แรงที่กระทำ เท่ากับ มวล คูณด้วย ค่าของความเร่ง"

   แล้วก็เหมือน ๆ กับเวกเตอร์ ถ้ามีแรงหลาย ๆ แรงก็บวกด้วยวิธีการเดียวกับการบวกเวกเตอร์ และค่าที่ใช้ก็คือ "Newton" เป็นปริมาณของแรง

ที่มา
1. ข้อมูลจากหนังสือปัญญหา 108 วิทยาศาสตร์ โดยคุณทรงวุฒิ สุธาอรรถ
2. ข้อมูลจาก www.montfort.ac.th/mcs/dept/science
/ science_contents/physics/motion/force.html




 

โปรตอน (proton)

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติิ


    
อนุภาคมูลฐานที่มีขนาดประจุ +1 หรือคิดเป็น 1.602 ? 10?19 คูลอมบ์ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10-15 เมตร และมีมวล 1.6726 ? 10-27 กิโลกรัม (938.27231 MeV/c2) ซึ่งน้อยกว่ามวลของโปรตอนเล็กน้อย และมากกว่ามวลของอิเล็กตรอน 1,836.15 เท่าตัว โดยนิวตรอนประกอบขึ้นจากอัปควาร์ก (up quark หรือ u) 2 อนุภาค กับดาวน์ควาร์ก (down quark หรือ d) 1 อนุภาค

 


    ขนาดประจุ +1 ของโปรตอนมาจากผลรวมขนาดประจุของอัปควาร์ก (+2/3) จำนวน 2 อนุภาคกับดาวน์ควาร์ก (-1/3) จำนวน 1 อนุภาค (+2/3 +2/3 -1/3 = 1)

    
โปรตอนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม โดยยึดรวมอยู่กับนิวตรอนเป็นนิวเคลียสอยู่ตรงกลางและมีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส เนื่องจากทั้งโปรตอนและนิวตรอนเป็นอนุภาคภายในนิวเคลียส จึงมีคำกลาง ๆ ใช้เรียกโปรตอนหรือนิวตรอนว่า นิวคลีออน (nucleon)

 

โครงสร้างของอะตอม

     จำนวนของโปรตอนภายในนิวเคลียสของอะตอมเป็นตัวกำหนดว่าเป็นอะตอมของธาตุใด รวมทั้งเป็นตัวกำหนดสมบัติทางเคมีด้วย แต่อะตอมของธาตุเดียวกันอาจมีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกันได้ที่เรียกว่า ไอโซโทป เช่น อะตอมคาร์บอนมีไอโซโทปที่แตกต่างกันถึง 8 ชนิด แต่ที่มีความอุดมมากและมีความสำคัญมี 3 ชนิด คือ คาร์บอน12 ซึ่งเป็นอะตอมเสถียรและมีมากถึง 98.90 เปอร์เซ็นต์ ในนิวเคลียสมีโปรตอน 6 อนุภาคกับนิวตรอน 6 อนุภาค คาร์บอน13 เป็นอะตอมเสถียรเช่นกัน ซึ่งในธรรมชาติมีอยู่ 1.10 เปอร์เซ็นต์ มีนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอน 6 อนุภาคกับนิวตรอนอีก 7 อนุภาค และคาร์บอน14 ซึ่งเป็นไอโซโทปรังสีที่มีครึ่งชีวิตยาวนานถึง 5,730 ปี ในนิวเคลียสมีโปรตอน 6 อนุภาคกับนิวตรอน 8 อนุภาค

 

ไอโซโทปสำคัญของคาร์บอน 3 ชนิด


    
โปรตอนจัดเป็นอนุภาคเสถียร แม้ในการศึกษาล่าสุดเชื่อว่าโปรตอนก็อาจมีการสลายได้เช่นกัน แต่ครึ่งชีวิตที่ประมาณกันไว้ก็ยาวนานถึง 1032 ปี โดยทั่วไปการสลายของโปรตอนจึงไม่สามารถเกิดขึ้นเอง และจะต้องใช้พลังงานทำให้เกิดขึ้น เช่น กระบวนการจับยึดอิเล็กตรอนเกิดได้เมื่อโปรตอนจับยึดอิเล็กตรอนไว้ แล้วแปรไปเป็นนิวตรอนซึ่งจะปล่อยอนุภาคนิวทริโนออกมาด้วย ดังสมการ
 

     โปรตอนที่อยู่ภายในนิวเคลียสสามารถแปรไปเป็นนิวตรอนได้ โดยจะเกิดในกรณีที่นิวเคลียสของอะตอมกัมมันตรังสีที่มีโปรตอนมากเกินไป เช่น โซเดียม-22 ซึ่ง จะเกิดการสลายกัมมันตรังสี (radioactive decay) โดยโปรตอนสลายเป็นนิวตรอน 1 อนุภาคกับโพซิตรอน (อนุภาคบีตาที่มีประจุบวก) อีก 1 อนุภาค นิวตรอนที่เกิดขึ้นยังคงอยู่ภายในนิวเคลียส ส่วนโพซิตรอนถูกปล่อยออกมาภายนอกอะตอม แต่เนื่องจากจำนวนโปรตอนภายในนิวเคลียสนั้นกลับลดลง 1 อนุภาค ทำให้เกิดการแปรธาตุจากโซเดียม-22 กลายเป็นนีออน-22 การสลายเช่นนี้จัดเป็นอีกแบบหนึ่งของการสลายให้อนุภาคบีตา (beta decay)

การสลายให้อนุภาคบีตาบวกหรือโพซิตรอน


อนุภาค

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข

     คำว่า อนุภาค (particle) มาจาภาษาละตินซึ่งหมายถึง ส่วนเล็ก ๆ (little part) ดังนั้นอนุภาคในความหมายทั่ว ๆ ไป หมายถึงสิ่งที่มีขนาดเล็กมากที่คงทำให้นึกถึงฝุ่นผงที่ตามองเห็นได้ แต่ในทางวิทยาศาสตร์มองว่าอนุภาคเป็นส่วนที่เล็กมากที่ประกอบกันขึ้นมาเป็นสสาร เช่น ผลึก โมเลกุล อะตอม ซึ่งแม้มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ก็อาจมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรืออุปกรณ์วิเคราะห์ภาพชนิดต่าง ๆ และที่ยังเล็กลงไปกว่านั้นอีก ซึ่งอนุภาคบางชนิด ก็ยังไม่มีเครื่องมือชนิดใดจับภาพได้โดยตรง เพียงแต่พิสูจน์โดยทางอ้อมได้ว่ามีอยู่จริง

เปรียบเทียบขนาดของอนุภาคที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ (หน่วยไมครอน คือ 10-6 เมตร)

อนุภาคในทางเคมีมักนึกถึง โมเลกุล อะตอม และอิเล็กตรอน

    ในทางฟิสิกส์มักนึกถึงอนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic particle) ซึ่งอาจเป็นอนุภาคมูลฐาน (elementary particle) เช่น อนุภาคที่เป็นองค์ประกอบของอะตอม ได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน หรืออนุภาคที่เชื่อว่าไม่ได้ประกอบขึ้นจากอนุภาคอื่นใดอีก ได้แก่ ควาร์ก เลปตอน และมีซอน

   เปรียบเทียบขนาดของอะตอม นิวเคลียสซึ่งประกอบขึ้นจากโปรตอน (p) และนิวตรอน (n) ควาร์ก (q) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตอนและนิวตรอน รวมทั้งแสดงขนาดของอิเล็กตรอน

    ในทางนิวเคลียร์จะนึกถึงอนุภาครังสีที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตรังสี เช่น รังสีแอลฟา (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) รังสีบีตา (อิเล็กตรอนหรือโพซิตรอน) นิวตรอนอิสระที่เคลื่อนที่


ไอโซโทป (Isotope) และไอโซโทปรังสี (Radioisotope)
  • อนุภาคภายในนิวเคลียส ทั้งโปรตอน และนิวตรอน เรียกว่า นิวคลีออน (nucleon)
  • จำนวนโปรตอน เรียกว่า เลขอะตอม (atomic number, Z)
  • จำนวนนิวตรอน เรียกว่า เลขนิวตรอน (neutron number)
  • จำนวนนิวคลีออน ซึ่งเป็นผลรวมของ จำนวนโปรตอน กับนิวตรอน เรียกว่า เลขมวล (mass number) หรือมวลอะตอม (atomic mass, A)
  • สัญลักษณ์ทางนิวเคลียร์ แสดงด้วยสัญลักษณ์ของธาตุ (X) เลขมวล (A) และเลขอะตอม (Z)

  • ธาตุแต่ละธาตุ แตกต่างกันที่จำนวนโปรตอน หรือเลขอะตอม
  • แต่ละธาตุจะมี จำนวนโปรตอน และจำนวนนิวตรอนเฉพาะเท่านั้น ที่ทำให้อยู่ในสภาวะที่เสถียร
  • คาร์บอน เป็นธาตุที่มี 6 โปรตอน และมีมวลอะตอม 12 แสดงว่ามี 6 นิวตรอน
  • ออกซิเจน เป็นธาตุที่มี 8 โปรตอน มีมวลอะตอม 16 แสดงว่ามี 8 นิวตรอน
  • ธาตุชนิดเดียวกัน อาจมีมวลต่างกัน เนื่องจากจำนวนนิวตรอนไม่เท่ากัน เรียกว่า เป็นไอโซโทปกัน
  • ไฮโดรเจนมี 3ไอโซโทป ได้แก่ 1H, 2H และ 3H
  • ไอโซโทปในธรรมชาติ ส่วนใหญ่เป็น ไอโซโทปเสถียร (stable isotope)
  • ไอโซโทปรังสี (radioisotope) เป็นไอโซโทป ที่ไม่เสถียร เนื่องจากนิวเคลียส มีระดับพลังงานสูง
  • ไอโซโทปรังสี จะปรับตัวเข้าสู่ สภาวะเสถียร โดยปลดปล่อยพลังงานออกมา ในรูปของรังสี
  • รังสีที่ปลดปล่อยออกมา อาจเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีแกมมา (gamma ray) หรือเป็นอนุภาค เช่นรังสีอัลฟา (alpha ray) รังสีบีต้า (beta ray)
  • ถ้าจำนวนโปรตอน หรือจำนวนนิวตรอนไม่สมดุล นิวเคลียสจะไม่เสถียร ซึ่งจะปรับสภาวะให้เสถียร โดยปลดลปล่อยรังสีออกมา
  • ถ้าจำนวนนิวตรอนเกิน จะถูกเปลี่ยนเป็นโปรตอน และให้รังสีบีต้าประจุลบ หรือเนกาตรอนออกมา

  • ถ้าจำนวนโปรตอนเกิน จะถูกเปลี่ยนเป็นนิวตรอน โดยให้รังสีบีต้าประจุบวก หรือโพสิตรอนออกมา หรืออาจจับอิเล็กตรอนวงใน ที่อยู่ใกล้ไปรวมกับนิวเคลียส

  • ไอโซโทปรังสี จะมีกัมมันตภาพ (activity) ลดลงตามเวลา แบบเอ๊กโปเนนเชียล
  • ตามสมการ A = A0e-lt
  • ระยะเวลาที่กัมมันภาพลดลง เหลือครึ่งหนึ่ง เรียกว่า ครึ่งชีวิต (half life) ซึ่งเป็นค่าคงที่เฉพาะ ของแต่ละไอโซโทป เช่น ออกซิเจน-19 มีครึ่งชีวิต 27 วินาที คาร์บอน-14 มีครึ่งชีวิต 5,730 ปี


รังสี(Radiation) และกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)
  • รังสีเป็นพลังงาน ที่ปลดปล่อยออกมา จากไอโซโทปรังสี อาจเป็นอนุภาค หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีพลังงานแตกต่างกัน ขึ้นกับชนิดของไอโซโทปรังสี
  • ปริมาณของรังสี หรืออัตราการปลดปล่อยรังสี เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี (activity) ของต้นกำเนิด


  • กัมมันตภาพรังสี มีหน่วยวัด เป็น เบคเคอเรล (Bq) เท่ากับจำนวนรังสี ที่ปลดปล่อยออกมาต่อวินาที
  • หน่วยวัดขนาดใหญ่ เรียกว่า คูรี (Curie) เท่ากับ 3.7x1010 Bq
  • การปลดปล่อยรังสี ทำให้ต้นกำเนิดรังสี มีกัมมันตภาพลดลง ตามเวลาแบบเอ็กโปเนนเชียล ซึ่งมีค่าคงที่การสลายตัว เป็นค่าเฉพาะของแต่ละไอโซโทป
  • รังสีอัลฟา (alpha radiation) หรือ a-ray เป็นอนุภาคที่มีประจุ +2 ประกอบด้วย 2 โปรตอน และ 2 นิวตรอน เหมือนกับนิวเคลียสของธาตุฮีเลียม ทำให้ ไอโซโทปรังสี ที่ปลดปล่อยอนุภาคอัลฟา มีมวลลดลง 4 หน่วย มีประจุลดลง 2e
  • รังสีบีต้า (beta radiation) หรือ b-ray มีคุณสมบัติ เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน ประกอบด้วย รังสีบีต้าชนิดประจุบวก (+b-ray) และประจุลบ (-b-ray)
  • ไอโซโทปรังสีที่ปลดปล่อยรังสีบีต้า ชนิดประจุบวก (+b-ray) จะมีประจุลดลง 1
  • ไอโซโทปรังสี ที่ปลดปล่อยรังสีบีต้า ชนิดประจุลบ (-b-ray) จะมีประจุเพิ่มขึ้น 1e
  • รังสีแกมมา (g -ray) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานสูง ซึ่งจะปลดปล่อยจากไอโซโทปรังสี ที่มีระดับพลังงานสูง ทำให้ระดับพลังงานต่ำลง และอยู่ในสภาวะที่เสถียรมากขึ้น
 

  • ผังการสลายตัวของไอโซโทปรังสี เป็นผังแสดงรายละเอียดของ ครึ่งชีวิตของไอโซโทปรังสี ชนิดของรังสี และพลังงาน ที่ปลดปล่อยออกมา รวมทั้งไอโซโทปลูกที่เกิดขึ้น ซึ่งส่วนใหญ่ จะสลายตัวไป จนเป็นไอโซโทปเสถียร ซึ่งเป็นสภาวะ ที่มีระดับพลังงานต่ำลงจนเป็นศูนย์
  • ข้อมูลที่แสดงด้านบนเป็นสัญลักษณ์ และครึ่งชีวิตของไอโซโทปรังสี
  • การสลายตัวจะแสดงสัญลักษณ์ ซึ่งบอกชนิดรังสี พลังงานของรังสีในหน่วย ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) และสัดส่วนเป็นร้อยละ เมื่อเทียบกับกัมมันตภาพรวม
  • ถ้าสาลยตัวโดยให้รังสีบีต้าที่มีประจุลบ สัญลักษณ์ของไอโซโทปลูก จะเยื้องไปทางขวา เนื่องจาก การเสียประจุลบ ทำให้ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเพิ่มขึ้น โดยเปลี่ยนไปเป็นธาตุ ที่มีเลขอะตอมสูงขึ้น
  • ถ้าสลายตัวโดยให้รังสีอัลฟา หรือรังสีบีต้า ที่มีประจุบวก สัญลักษณ์ ของไอโซโทปลูก จะแสดงเยื้องไปทางซ้าย เนื่องจากนิวเคลียส สูญเสียประจุบวก ทำให้กลายเป็นธาตุ ที่มีเลขอะตอมลดลง
  • ถ้าสลายตัวโดยให้รังสีแกมมา จะมีระดับพลังงานลดลง โดยไม่มีการเปลี่ยแปลง ของจำนวนนิวคลีออนในนิวเคลียส ไอโซโทปลูกจะแสดงระดับที่ต่ำลงในแนวตรง
  • 1คาร์บอน-14 (14C) สลายตัวไปเป็นไอโซโทปเสถียร ของไนโตรเจน-14 (14N) โดยปลดปล่อยรังสีบีต้า พลังงาน 0.156 MeV โดยมีครึ่งชีวิต 5730 ปี
  • โซเดียม-22 (22Na) สลายตัวเป็นไอโซโทปเสถียร นีออน-22 (22Ne) โดยการจับอิเล็กตรอน (Electron Capture) และปลดปล่อยโพสิตรอน (+b ) พลังงาน 0.545 MeV กับ 1.82 MeV และรังสีแกมมา พลังงาน 1.2745 MeV โดยมีครึ่งชีวิต 2.605 ป
  • โปโลเนียม-214 (214Po) สลายตัวเป็นไอโซโทปเสถียร ตะกั่ว-210 (210Pb) โดยปลดปล่อยอนุภาคอัลฟา (a ) พลังงาน 6.904 MeV กับ 7.686 MeV และรังสีแกมมา พลังงาน 0.80 MeV โดยมีครึ่งชีวิต 1.64x10-4 วินาที
  • ทอง-198 (198Au) สลายตัวเป็นปรอท-198 (198Hg) โดยปลดปล่อยอนุภาคบีต้าพลังงาน 0.29 MeV 0.96 MeV และ 1.37 MeV และรังสีแกมมาพลังงาน 1.0877 MeV 0.6759 MeV และ 0.4118 MeV โดยมีครึ่งชีวิต 2.696 วัน



ดร.สุวัฒน์ กุลธนปรีดา ...เล่าความ
สุรัชน์ อินทสังข์ ดัดแปลง ...ตามแต่งแปลงเพิ่ม
 

      เมื่อพูดถึงคำว่า 'อวกาศ' บางคนอาจจะนึกถึงจานบิน บางคนนึกถึงดวงดาว ฯลฯ หลายคนไม่นึก แต่ถามย้อยมาว่า ในอวกาศมีอะไรดีนักหรือ? ทำไมมนุษย์เราจะต้องเสียเงินก้อนโตไปอวกาศ? อันนี้เป็นคำถามที่ตอบยาก ผมไม่สามารถที่จะตอบคำถามนี้ ให้ทุกท่านกระจ่างได้ ด้วยตัวหนังสือเพียงสองสามบรรทัด ดังนั้นผมจะขอเล่า(ยาว) ถึงธรรมชาติของอวกาศ ประโยชน์ของอวกาศที่ท่านจะได้รับ แล้วก็เรื่องของสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ (microgravity) ซึ่งจะเป็นพระเอกของเราในวันนี้ ผมเชื่อว่าหลังจากที่ท่านตั้งใจอ่านจนจบแล้ว ท่านจะสามารถตอบคำถามได้ว่า ทำไมมนุษย์เราจะต้องเสียเงินก้อนโตไปอวกาศ? ในอวกาศมีอะไรดีนักหรือ?

       ทุกครั้งที่เราแหงนหน้ามองดูดวงจันทร์ในคืนวันเศร้า บางคืนก็ครึ่งเสี้ยว บางคืนก็เต็มดวง บางคืนไกลแสนไกล บางวันก็ใกล้แค่เอื้อม เมื่อมองไปมองมาอย่างนักวิทยาศาสตร์ เราก็อยากรู้ว่า ณ ที่ไกลโพ้นบนฟากฟ้าแห่งนั้นมีอะไรอยู่ เพื่อตอบสนองความกระหายอยากรู้ของมนุษยชาติ จึงเกิดการคิดมาเรื่อยๆ วิเคราะห์มาเรื่อยๆ ศึกษาวิจัยกันมาเรื่อยๆ เพื่อที่จะพิชิตอวกาศให้จงได้ แต่หลังจากหลาย 'เรื่อยๆ' ในที่สุดมนุษย์ก็ตระหนักได้ว่า การทำทุกอย่าง เพื่อไปให้ถึงอวกาศ หาใช่เพื่อตอบสนองความอยากรู้ของมนุษย์เพียงอย่างเดียวอีกต่อไปไม่ แต่มนุษย์รู้จักและเข้าใจอวกาศมากขึ้น ทราบว่ามันมีประโยชน์มากมายอย่างไร จนทำให้ความต้องการที่จะเสียเงินก้อนโตไปอวกาศมีความจำเป็น


       เมื่อเรายืนอยู่ที่สูงและทอดสายตาออกไป เราจะมองเห็นภาพโลกของเรากว้างขึ้น ยิ่งสูงเท่าไรก็ยิ่งเห็นมากเท่านั้น เพราะฉะนั้นถ้าพิจารณาอย่างนี้แล้ว ดาวเทียมในอวกาศก็เปรียบเหมือนดวงตาที่ช่วยให้เราเห็นโลกได้กว้างขึ้น การเห็นโลกกว้างขึ้นเป็นสิ่งดีเพราะมันทำให้เราจัดการกับโลกได้มากมายขึ้น ตัวอย่างที่ท่านเห็นทุกวันนี้ คือการสื่อสารผ่านดาวเทียม ในปัจจุบันกลายเป็นสิ่งที่จำเป็นและหลีกเลี่ยงไม่ได้ พวกนี้เป็นเทคโนโลยีที่จะบอกว่า เราไม่สนใจไม่ได้ เพราะว่าโลกปัจจุบันเป็นโลกไร้พรมแดนแล้ว เราจำเป็นจะต้องมีสิ่งพวกนี้อยู่ หลายท่านมีมือถือเป็นของตัวเอง (น่าอิจฉา) ซึ่งนี่ก็คืออิทธิพลอันหนึ่งที่ได้จากเทคโนโลยีอวกาศ ประชาชนทั่วไป รวมถึงเกษตรกรเองก็ตาม ได้รับเทคโนโลยีจากอวกาศเช่นกัน อย่างเช่นว่าการใช้ข้อมูลจากอวกาศพยากรณ์สภาวะอากาศ การใช้ข้อมูลจากอวกาศ เพื่อทำแผนการชลประทาน การกระจายน้ำไปยังกลุ่มเกษตรกร จะเห็นว่าเกษตรกรได้รับประโยชน์จากอวกาศโดยตรง ผลจากการทำอย่างนี้ได้เพราะอวกาศทำให้เราเห็นโลกได้กว้างขึ้น


       อีกประเด็นที่หลายคนลืมหรือไม่รู้และมองข้ามไป การพัฒนาและวิจัยเทคโนโลยีหลายๆอย่างเพื่ออยู่ในอวกาศ และใช้กันในอวกาศกลับมาเป็นเทคโนโลยีที่แสนจะสามัญบนพื้นโลกเรา มันเป็นผลพลอยได้และทำให้ชีวิตขิงเราสะดวกสบายขึ้น เทคโนโลยีสองอย่างที่จะกล่าวถึงนี้ถูกคิดค้นขึ้นมาครั้งแรกเพื่อใช้ในอวกาศ อ่านแล้วคงต้องแปลกใจ


"ที่เปิดปลากระป๋องเนี่ยละครับเทคโนโลยีจากอวกาศ"

     ทุกท่านน่าจะเคยเห็นที่เปิดปลากระป๋องปลา ที่เป็นแบบหมุนๆ เดี๋ยวนี้ไม่ต้องรวย ก็ซื้อหามาใช้ได้ ที่เปิดปลากระป๋องแบบนี้ ก็เป็นตัวอย่างหนึ่งที่ว่า เค้าวิจัยขึ้นมาเพื่อให้นักบินอวกาศ เปิดปลากระป๋อง กินในอวกาศ ซึ่งถ้าไม่มีสิ่งพวกนี้ ปัจจุบันนี้ เราอาจจะยังต้องใช้ที่เปิดกระป๋องอันเดิม ที่หมุนซ้าย หมุนขวาอะไรทำนองนี้

       หรืออีกอย่างหนึ่งที่เห็นอย่างชัดเจนคือ ...ผมไม่ทราบว่าเค้าเรียกว่าอะไรจริงๆ แต่ผมพยายามที่จะสืบถามจากหลายๆ ท่านและผมก็สรุปว่าเค้าเรียกว่า เทปติดตีนตะขาบ ที่มันติดกันสองด้านที่ใช้แทนกระดุม ที่เค้าใช้ติดสองด้าน แทนเชือกผูกรองเท้า อันนี้ก็เป็นเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันที่ถ่ายทอดมาจากอวกาศมาบนพื้นดิน ถ้าไม่มีนักอวกาศ บอกเล่าสิ่งเหล่านี้ อาจจะไม่เกิดเลยด้วยซ้ำ จริง ๆ แล้วถ้าท่านมองการที่ใช้เชือกผูกรองเท้าทุกวัน มันก็ไม่ได้ทำให้ชีวิตลำบาก การติดกระดุมทุกวันก็ไม่ได้ทำให้ชีวิตลำบากขึ้น แต่เนื่องจากว่าในอวกาศ มีข้อจำกัดหลายๆ อย่างทำให้การผูกเชือกรองเท้า การติดกระดุม ดังนั้นเค้าจึงมีการคิดค้นที่ติดรองเท้าตีนตะขาบซึ่งในที่สุดเราก็นำมาใช้บนโลก

     หัวใจหรือหัวข้อหลักของบทความนี้ ก็คือธรรมชาติ ตัวอย่างที่เราได้จากธรรมชาติอวกาศ ที่ค่อนข้างที่จะไม่มีที่ใดในโลกนี้ จะหาเหมือนได้ ความเป็นธรรมชาติอันพิเศษของอวกาศนี้ทำให้เราได้ผลประโยชน์หรือข้อได้เปรียบหลายอย่างอย่างมากมาย ข้อได้เปรียบและก็ผลประโยชน์ต่าง ๆ อันนี้เป็นแรงผลักดันที่ว่า นักวิทยาศาสตร์ทั่วไป ได้รับรู้กันและเป็นหัวใจหนึ่ง ผลักดันให้เกิดสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) ขึ้นมาในที่สุด

สถานีอวกาศนานาชาติ

       สถานีอวกาศนานาชาติ มีจุดประสงค์หลัก เพื่อที่จะแสวงหาหรือวิจัยซึ่งเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เราไม่สามารถทำได้บนโลกนี้ ทำไมหลายๆ อย่างเราถึงไม่สามารถวิจัย และทดลองได้บนโลกนี้ได้ สาเหตุหลักคือการที่ว่า พฤติกรรมของบางสิ่งบางอย่าง ถูกปิดบัง ถูกปกปิดด้วยสภาพแรงดึงดูดของโลก เราเคยเห็นทุกอย่างตกจากที่สูง ลงมาที่ต่ำตลอดเวลา เราเคยรู้ว่าอากาศร้อน ไหลเข้าสู่อากาศเย็นอะไรทำนองนี้ สิ่งเหล่านี้เป็นพฤติกรรมที่ว่า ถูกปกปิด ถูกครอบงำ ด้วยแรงดึงดูดของโลก แต่ถ้าเรา ต้องการวิจัยพฤติกรรม หลายๆ อย่างที่ลึกซึ้งจริงๆ ที่ไม่อยากให้พวกนี้ มาเกี่ยวข้อง ทำได้อย่างเดียว คือในสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือว่าในอวกาศนั่นเอง       

      สถานีอวกาศนานาชาติ มีจุดประสงค์หลัก เพื่อที่จะแสวงหาหรือวิจัยซึ่งเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เราไม่สามารถทำได้บนโลกนี้ ทำไมหลายๆ อย่างเราถึงไม่สามารถวิจัย และทดลองได้บนโลกนี้ได้ สาเหตุหลักคือการที่ว่า พฤติกรรมของบางสิ่งบางอย่างถูกปิดบัง ถูกปกปิดด้วยสภาพแรงดึงดูดของโลก เราเคยเห็นทุกอย่างตกจากที่สูง ลงมาที่ต่ำตลอดเวลา เราเคยรู้ว่าอากาศร้อนไหลเข้าสู่อากาศเย็นอะไรทำนองนี้ สิ่งเหล่านี้เป็นพฤติกรรมที่ว่า ถูกปกปิด ถูกครอบงำด้วยแรงดึงดูดของโลก แต่ถ้าเราต้องการวิจัยพฤติกรรมหลายๆ อย่างที่ลึกซึ้งจริงๆ ที่ไม่อยากให้พวกนี้ มาเกี่ยวข้อง ทำได้อย่างเดียวคือในสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือว่าในอวกาศนั่นเอง

       ในอดีตสมัยผมเด็กๆพูดกันเสมอว่าในอวกาศมีแรงดึงดูดเป็นศูนย์ ซึ่งแท้จริงแล้ว คำว่าแรงดึงดูดเป็นศูนย์ เป็นคำพูดที่ไม่ถูกต้องเท่าไรนัก อาจารย์ฟิสิกส์ทราบดีว่าตราบได้ที่เรามีวัตถุ 2 ชิ้น แรงดึงดูดระหว่างวัตถุ 2 ชิ้นนี้ มีอยู่ตลอดเวลา เพียงแต่ว่าแรงดึงดูดนี้จะมากหรือน้อย เราอยู่บนโลกเราอยู่ใกล้โลกเราอยู่บนวัตถุใบใหญ่ ได้รับแรง G เข้ามามาก 9.81 ทำให้รู้สึกว่ามีแรงดึงดูด เมื่อเราไปอยู่ในอวกาศ แรงดึงดูดก็ยังมีอยู่แต่ค่อนข้างน้อยมาก จนกระทั่ง เราคิดว่าไม่มี เราคุ้นเคยในสภาวะที่เราอยู่บนโลกนั่นเอง ถ้าเราสังเกตกันในช่วงหลังนี้การที่จะเรียกว่า Zero Gravity NASA เองก็จะใช้คำว่า Microgravity แทนแล้ว

       เพื่อให้ทุกท่านได้มีความรู้สึกชัดเจนมากขึ้นอย่างที่ผมรู้สึกว่า Microgravity ทำให้อะไรต่อมิอะไรเปลี่ยนแปลงอย่างไร ผมมีรูปสวยๆ และผมก็อยากจะนำมาแบ่งให้ท่านดู

      รูปแรกนี้เป็นรูปของนักบินอวกาศสองท่าน กำลังล่องลอยอยู่ อยู่ในห้องทดลองในอวกาศ ถ้าท่านสังเกตดู ท่านจะเห็นนักบินอวกาศ สองท่าน กำลังกลับหัวกัน เค้าทำได้เพราะว่า เค้าอยู่ในสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ และถ้าสังเกตมากกว่านั้น ท่านจะเห็นว่า มีเครื่องมือเครื่องไม้ต่างๆ ลอยอยู่ข้างๆ ตัวนักบินอวกาศเอง สิ่งเหล่านี้ จะไม่เกิดขึ้นเลย ถ้าเราอยู่บนโลก ่ในอวกาศจะเอาไว้ที่ไหนก็ได้ ไม่ต้อง อยู่บนโต๊ะเสมอไป อันนี้คือสภาพแรก ที่เห็นชัดเจน ทำให้ทุกท่านเห็นภาพพจน์ ที่แท้จริงมาก

 

      รูปที่ผมชอบมาก รูปทางซ้ายมือเป็นรูปเทียนไขทั่วไปที่เค้าจุดอยู่บนโลก รูปร่างของเปลวเทียนไขจะพุ่งขึ้น เนื่องจากอากาศมีความร้อน มีความเย็นร้อนไหลไปหาเย็นอะไรทำนองนี้ ทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปร่างของเปลวไฟ มีการเคลื่อนที่ไปตามแรงของอากาศ ส่วนรูปทางขวามือสองรูป ก็เป็นรูปเปลวไฟเหมือนกัน ท่านจะเห็นว่ารูปร่าง ของเปลวไฟไม่ปกติ เนื่องจากในอวกาศน้ำหนักเราไม่รู้จักกัน เพราะฉะนั้นอากาศร้อนอากาศเย็น เกิดเคลื่อนที่ได้ของ การเคลื่อนที่ของหนักไปแทนของเบา หรือของเบามาแทนของหนักอะไรทำนองนี้ เพราะฉะนั้นเปลวไฟ ที่เคยพุ่งขึ้น ตามลักษณะของอากาศรอบข้าง ก็ไม่เป็นอีกเช่นที่เกิดขึ้น กลับกลายเป็นรูปกลมๆ

{mospagebreak}

หน้า 2

 

      เรามาดูเรื่องสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ ปัจจุบันนี้ท่านทราบหรือไม่ว่าสถาบันเอย องค์กรต่างๆเอย มีการวิจัยอย่างมากมาย ที่เด่นๆก็มีการผสมสารใหม่ (new material) มีการผสมโลหะแบบใหม่ ที่ทำให้คุณสมบัติดีขึ้น ดีขึ้นเพราะอะไร คิดง่ายๆ ถ้าท่านผสมโลหะสองอย่างบนโลก แม้ว่าท่านจะมีสูตรที่สมบูรณ์ก็ตามแต่ เนื่องจากโลหะทั้งสองใช้เวลาบางส่วนในการเย็นตัว ณ ช่วงเวลาหนึ่งโลหะที่หนักกว่า หรือสารที่หนักกว่าจะจมลงข้างล่างใน ขณะที่โลหะที่เบากว่าจะลอยขึ้นข้างบน ซึ่งปรากฎการณ์พวกนี้ จะทำให้การผสมสารหรือการผสมโลหะในโลกนี้ไม่เคยสมบูรณ์อย่างแท้จริง หรือแม้แต่การเกิด ฟองต่าง ๆ เอง ซึ่งในปัจจุบันนี้เค้าได้มีการผสมสารโลหะ หรือแม้กระทั่ง microchip สารกึ่งตัวนำต่างๆ

"มันเรียบต่างกัน"

     รูปนี้คือตัวใยนำแสง หรือไฟเบอร์ออพติคนั่นเอง รูปทางรูปแรก เค้าได้ผสมสารไฟเบอร์ออพติค เค้าได้ผสมสารกัน ในอวกาศซึ่งว่าการหลอมในอวกาศ ทำให้เค้าสามารถควบคุม การเกิดผลึก ทำให้ได้ผลึกที่ละเอียดมากกว่า ทำให้เนื้อของไฟเบอร์ออพติคสมบูรณ์มากกว่า ถ้าเทียบกับอีกรูปหนึ่ง ทางด้านซ้ายมือ ค่อนข้างเป็นรูปที่ขุรขระมาก ซึ่งเป็นไฟเบอร์ที่เราหลอมกันในโลก ซึ่งในปัจจุบันการสื่อสารผ่านใยแก้ว ค่อนข้างมีความเร็วสูง ซึ่งว่า ณ ปัจจุบัน ความเร็วสูงมาก เราชอบใจ แต่ท่านทราบหรือไม่ว่า ขณะนี้รูปทางขวามือได้มีการหลอม มีการสร้างไฟเบอร์ออพติคในอวกาศ เค้าบอกกันว่าสามารถนำความเร็วในการสื่อสาร ได้ความเร็วมากกว่าไฟเบอร์ออพติค ที่อยู่บนโลก สิ่งพวกนี้เกิดขึ้นเพราะอะไร เพราะการหลอมในอวกาศเค้าควบคุมการเย็นตัวได้ เค้าควบคุมการตกผลึกได้ ควบคุมการวิ่งออกของอากาศได้ เพราะฉะนั้นผลึกต่าง ๆ ค่อนข้าง Smooth แต่พอมาอยู่บนโลกนี้ เค้าไม่สามารถควบคุม การตกผลึกได้ ทำให้เนื้อสารภายในค่อนข้างขุรขระ ทำให้เกิดปัญหาในการสื่อสารมากพอสมควร ซึ่งถ้ามองย้อนหลังเรา แทบจะไม่คิดเลยว่า ไฟเบอร์ออพติคที่เราชื่นชมว่าเร็วมาก เค้าวิจัยได้เร็วมากขึ้นเป็นร้อยเท่า เค้าใช้เทคโนโลยีอวกาศ และไม่น่าแปลกใจว่าสิ่งพวกนี้ 5 ปี 10 ปี ข้างหน้าจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่หาซื้อได้ทั่วไปในโลกมนุษย์ (แต่ราคาแพงแน่นอน) เพราะว่าอย่างที่ทราบสมัยนี้ เราใช้เร็วเท่านี้เราพอแล้ว พอมีเร็วขึ้นเราก็ใช้เร็วขึ้น

       เราแทบจะปฏิเสธไม่ได้เลยว่าเราจะใช้ของที่เร็วกว่า ฉะนั้นนี่คือสิ่งหนึ่งที่เราตระหนักว่าเราจะหยุดอยู่นิ่งไม่ได้
 

     ถึงแม้ว่าเราจะหยุดอยู่นิ่งในอวกาศ แต่สิ่งพวกนี้จะลงมากระทบกับเราโดยตรง ในที่สุดเราต้องใช้มัน ฉะนั้นเพื่อการรองรับการเจริญเติบโตพวกนี้ คนในชาติจะต้องมีความรู้เรื่องนี้บ้าง ต้องเข้าใจและติดตามสถานการณ์โลก ว่าเป็นอย่างไร เข้าใจทิศทางอวกาศจะเป็นอย่างไร วันดีคืนดี นาซ่า อเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น คงไม่ร่วมมือกันลงขันก้อนใหญ่ เพื่อสร้างสถานีอวกาศนานาชาติเล่นๆ เค้ามองการณ์ไกล สิ่งพวกนี้แหล่ะเป็นสิ่งที่จะขยับโลกสองโลกออกจากกัน ขยับประเทศที่มีการวิจัยอวกาศอย่างชัดเจนออกจากพวกเราไปอีกระดับหนึ่ง ซึ่งเป็นเรื่องที่น่ากลัว บรื๋อ...

     รูปนี้ ผมพยายามดูและคุยกับเพื่อนหลายท่านแล้วว่าจริงๆต้องดูอย่างไร ดูแล้วสวยดีผมเลยอยากให้ดูในแง่ของความสวยงาม สิ่งที่ท่านเห็นคือผลึกการเติบโตของเชื้อ HIV ที่เค้าทดลองกันในอวกาศ เวลานี้นักวิทยาศาสตร์อยากรู้ว่าเชื้อ HIV มีการเติบโตที่แท้จริงอย่างไร โดยไม่ถูกผลของ microgravity บดบัง จริงๆ แล้ววงการแพทย์ มีการวิจัยในอวกาศ กันอย่างคึกคัก มีการเพาะเชื้ออะไรหลายๆอย่าง เพาะเชื้อกระดูก (ขอฟังเทปอีกครั้ง ไม่แน่ใจ สุรัชน์) ฯลฯ เพื่อที่จะศึกษาว่า พวกนี้มีพฤติกรรมที่แท้จริงอย่างไร แล้วเอามาประยุกต์ใช้บนโลกต่อไป

       จากตัวอย่างข้างต้นที่ผมเล่ามา ผมคิดว่าค่อนข้างที่จะหมดหน้าที่ของผมที่จะทำให้ทุกท่านเข้าใจและตอบคำถามที่ว่า ทำไมเราจะต้องเสียเงินก้อนโตไปอวกาศ อวกาศมีอะไรดีหรือ

       จากประโยชน์ที่ผมหยิบมาเป็นเพียงแค่เล็กน้อย และเป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้นที่เค้า (ประเทศที่มีงานวิจัยเกี่ยวกับ microgravity) เปิดเผย แต่ที่ไม่เปิดเผยยังจะมีอีกมากมายแค่ไหน เราไม่อาจทราบได้

       ด้วยธรรมชาติที่พิเศษของอวกาศนี้ จึงทำให้การศึกษาและวิจัยในอวกาศเกิดขึ้น และโครงการ S*T*A*R*S ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง ที่จะแสดงให้เห็นถึงการทดลองบนโลกและในอวกาศ ผมดีใจแทนนักเรียนและอาจารย์ ที่ได้มาเข้าร่วม ในโครงการ S*T*A*R*S นี้ เพราะว่านักเรียนและอาจารย์จะได้มีโอกาสทำงาน ในแบบที่ผมเรียกว่านักวิทยาศาสตร์มืออาชีพ นานเหลือเกินที่ประเทศไทยเรา แทบจะไม่มีใครทำงานหรือทำการทดลองแบบมืออาชีพจริงๆ ณ บัดนี้เราได้มีโอกาส อย่างแท้จริง ได้ทำงานร่วมกับองค์กรที่ว่าเป็นที่ยอมรับของทั่วโลก มีการทำงานที่ยอมรับเป็นมืออาชีพจริงๆ ดังนั้นการทำงาน แบบมืออาชีพนั้นจะทำให้เราเข้าใจสภาวะของ microgravity ที่ชัดเจน ในอนาคตผมอาจจะต้องเดินถามตัวแทนนักเรียนว่า ตกลงว่า microgravity มีผลต่อสิ่งแวดล้อม มีผลต่อการเจริญเติบโตอย่างไร อะไรทำนองนี้

       และอย่างที่บอก สิ่งพวกนี้เป็นการจุดประกายหรือการจินตนาการให้นักเรียนได้เข้าใจอย่างชัดเจน ผมรู้สึกว่า อวกาศเป็นสิ่งที่มีอิสระเสรีมาก ที่จะให้เราจะใฝ่ฝันถึง และโครงการนี้ จะเป็นการนำไปสู่การสร้างศักยภาพ ทางอวกาศเทคโนโลยี ของตัวนักเรียนเอง ในอนาคต 10 ปี 20 ปี ข้างหน้า เราอาจจะมีตัวแทนนักเรียนในห้องนี้คนใดคนหนึ่ง เป็นนักบินอวกาศคนแรก ของประเทศไทยนำข้าวหอมมะลิของไทยไปปลูกในอวกาศ ใครจะไปรู้ว่า ข้าวหอมมะลิไทย ปลูกในอวกาศรสชาติจะเป็นอย่างไร

       การได้มาซึ่งสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำนี้มีทางเดียวคือต้องออกไปอวกาศอย่างนั้นหรือ คำตอบคือว่าเราสามารถจำลอง สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำได้หลายวิธี

      วิธีแรกคือการปล่อยให้วัตถุตกลงมาจากที่สูง หลายประเทศเค้ามีหอคอยที่ค่อนข้างสูงมาก และก็ทำการทดลองสภาวะการไร้น้ำหนัก ในช่วงเวลาสั้นๆ จะสั้นแค่ไหน ขึ้นอยู่กับตึกว่าสูงแค่ไหน ท่านลองมองง่ายๆ ว่าถ้าท่านมีน้ำใสกระป๋องใบหนึ่งและเจาะรูที่ก้น ปกติถ้าท่านเจาะรูที่ก้นกระป๋องน้ำจะไหลลงมาหมด แต่ถ้าเราลองจินตนาการดู ถ้าท่านเจาะรูที่ก้นกระป๋อง และปล่อยให้มันตก จากที่สูงลงมา น้ำและกระป๋องตกลงมาพร้อมกัน น้ำและกระป๋องได้รับสภาวะของ microgravity น้ำจะไหลออกมาหรือไม่ ลองคิดดู นี่คือตัวอย่างง่ายๆที่เห็นชัดเจน

       วิธีที่สอง หลายๆท่านอาจจะชอบดูหนัง และคงได้ชมหนังเกี่ยวกับอวกาศมาบ้าง สัปดาห์ที่ผ่านมาผมก็ได้ไปดูมาเรื่องนึง และผมก็แปลกใจว่าอะไรหลายๆอย่างที่ผมเคยเห็นในตำราเรียนผมเห็นในหนังเรื่องนี้เหมือนกัน ที่น่าตื่นเต้นมากก็คือ ฉากการจำลองภาวะไร้น้ำหนักด้วยการใช้เครื่องบิน ถ้าเราบินด้วยความเร็วจุดหนึ่ง และมีส่วนโค้งที่ถูกต้องทำให้ความเร่ง เข้าสู่ศูนย์กลางเท่ากับความเร่งของ microgravity เคลื่อนที่ในความเร็วในขณะนั้น ในการบินจะต้องใช้เครื่องที่มีสมรรถภาพสูง ในปัจจุบันข้อมูลที่ผมหามาได้เค้าสามารถทดลองได้ช่วงประมาณ 20-25 วินาที ซึ่งถ้าท่านดูหนังเรื่อง อพอลโล 13 ท่านจะเห็น ทอม แฮงค์ หมุนตัวอยู่ช่วงหนึ่ง เค้าถ่ายทำในเครื่องบินจริงๆ เพื่อจะให้เห็นสภาวะของ microgravity

       วิธีที่สาม แทนที่จะใช้เครื่องบินก็ยิงขึ้นไปกับจรวด ซึ่งจรวดจะทำให้บินได้สูง ทำให้ช่วงเวลาการจำลอง microgravity ได้ยาว 3-4 นาที

       วิธีที่สี่คือการทดลองในกระสวยอวกาศ (Space Shuttle) เราสามารถทำการทดลองได้ยาวถึงสองหรือสามสัปดาห์ได้อย่างสบายๆ แต่สองถึงสามสัปดาห์ บางครั้งไม่เพียงพอสำหรับงานวิจัยบางอย่าง โดยเฉพาะการวิจัยทางการแพทย์ เค้าต้องอาศัยเวลา ในการบันทึกข้อมูล ทดลองซ้ำ ฯลฯ การทดลองทางการแพทย์ต้องใช้เวลาเป็นปี สิ่งพวกนี้ทำให้กระสวยอวกาศค่อนข้างมีข้อจำกัด นั่นคือที่มาของวิธีที่ห้า การทดลองในสถานีอวกาศ (Space Station) การทดลองที่จะต้องอาศัยเวลาเป็นปี สองปี ห้าปี สามารถกระทำได้สบายๆบนสถานีอวกาศ

สนใจอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่

          http://spacelink.nasa.gov/Instructional.Materials/NASA.Educational.Products/Microgravity-Fall.Into.Mathematics/Fall.Into.Mathematics.pdf


     เอกสารคำพูดถอดเทป งานประชุมผู้ประสานงานโครงการ S*T*A*R*S วันที่ 20 พฤศจิกายน 2543
ณ มหาวิทยาลัยศรีนคริทรวิโรฒ ประสานมิตร ของ ดร.สุวัฒน์ กุลธนปรีดา ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล
สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

รูปภาพที่ปรากฏในบทความนี้เพื่อการศึกษาเท่านั้น บางรูปไม่ทราบว่ามาจากไหน
แต่จะขอขอบคุณ http://www.nasa.gov/ และ http://www.corbis.com/

Physicist ศตวรรษแห่งการค้นคว้าครั้งยิ่งใหญ่

          อนุภาคมูลฐาน ชีวิตและจักรวาล สัมพันธ์กันอย่างไร อะตอมคือหน่วยที่เล็กที่สุด กลับมีลักษณะคล้ายกับระบบสุริยะจักรวาล ของเรา ซึ่งเป็นหน่วยของจักรวาล ดาวเคราะห์ต่าง ๆ ที่หมุนรอบดวงอาทิตย์เปรียบเสมือนอิเลกตรอนในชั้นต่าง ๆ ที่หมุนรอบนิวเคลียส หรือแม้กระทั่ง การหมุนของจักรวาลก็ยังมีลักษณะเช่นนี้ ระบบที่เล็กที่สุดกับระบบที่ใหญ่ที่สุด กลับมีความสัมพันธ์กัน อย่างน่าประหลาด ใครจะผู้เฉลยปัญหา ของจักรวาลข้อนี้ …


          หากแหงนหน้าขึ้นมองท้องฟ้าในคืนเดือนมืด จะพบกับดวงดาวต่าง ๆ มากมาย ทำให้เกิดความรู้สึกต่าง ๆ กัน บ้างก็ชื่นชมกับความสวยงาม เพียงเปลือกนอก บ้างก็พลอดรักกับคู่รักที่อยู่แนบอก บ้างก็เพ้อฝันถึงใครคนหนึ่ง ที่อยู่อีกฟากหนึ่ง ของท้องฟ้า จะรู้มั้ยว่าบนโลกใบนี้ ยังมีกลุ่มคนกลุ่มหนึ่ง ที่พยายามจะซึมซับถึงความยิ่งใหญ่ของจักรวาล ความรู้สึกที่บังเกิดขึ้น ดูเหมือนว่าเราเป็นเพียงมดตัวกระจ้อย ที่กำลังยืนอยู่เบื้องหน้าอำนาจอันยิ่งใหญ่ ที่หาทราบได้ว่า มันคืออะไร

          ย้อนกลับไปซักประมาณ 6-7 ปีที่แล้ว ตอนนั้นผมกำลังเรียนอยู่ชั้น ม.2 ผมได้พบกับความยิ่งใหญ่ อันน่าประหลาด ของท้องฟ้าในยามค่ำคืน จากทางโทรทัศน์ช่อง 11 ในตอนบ่าย ๆ ของวันจันทร์ ซึ่งเป็นวันที่ผมโดดเรียนอยู่กับบ้าน ด้วยความบังเอิญ ในขณะที่ผมกำลังกดรีโมท เปลี่ยนช่องไปดูช่องอื่น ๆ ที่สามารถให้ความบันเทิงแก่ผมได้ แต่รายการ โทรทัศน์ในวันนั้น ไม่สามารถให้ความบันเทิงแก่ผมได้เลย แล้วผมก็เลือกดูช่อง 11 เขาบอกว่า แสงจากดวงดาวต่าง ๆ ที่เดินทางมายังโลกเรานั้นต้องใช้เวลากว่าร้อยปีแสง นั่นคือ แสงต้องใช้เวลาเดินทางร้อยกว่าปีกว่าจะมาถึงโลกเรา ดังนั้น ถ้าเราแหงนหน้าดูดาวบนท้องฟ้า ดวงดาวที่เราเห็นนั้นหาใช่ปัจจุบันไม่ แต่เป็นภาพของดาวเมื่อร้อยกว่าปีที่แล้ว ซึ่งในปัจจุบันดวงดาวดวงนั้น อาจจะระเบิด หายไปแล้วก็ได้ ผมเกิดความรู้สึกต่อต้านขึ้นมาทันที นั่นแสดงว่า ถ้าคืนนี้ผมมอง ดูดาวบนท้องฟ้า ผมจะพบแต่ดวงดาวในอดีต หลังจากที่นั่งตรึกตรอง อยู่นาน ผมเริ่มเข้าใจ และรู้สึกดื่มด่ำไปกับอดีตที่ผ่านมาของจักรวาลบนท้องฟ้า ตั้งแต่นั้นมา คำถามที่ยังค้างคาอยู่ในใจผมมาจนถึงบัดนี้คือ เราน่าจะเห็นจุดกำเนิดของจักรวาลได้จากท้องฟ้า ถ้าหากว่ามีอายุมากพอ ?

          ผมได้พบว่าฟิสิกส์เป็นสาขาวิชาที่ใกล้กับคำตอบที่สุด ผมจึงมุ่งมั่นที่จะเรียนฟิสิกส์มาตั้งแต่อยู่ชั้น ม.ต้น พอขึ้นชั้น ม.ปลาย ผมได้สอบเข้า เป็นนักเรียนในโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) ทำให้ผมได้สัมผัสกับบรรยากาศ ในการทำ lab มากขึ้น แล้วผมก็รู้สึกว่าการทำ lab มันขัดกับความรู้สึกส่วนตัวของผม ผมพบแต่ข้อผิดพลาดในการทำ lab และมันทำให้ผมได้รู้ว่า 2+2 ได้แค่ประมาณ 4 แต่ไม่เท่ากับ 4 เป็นความโชคดีของผมที่ตอนปิดเทอมภาคฤดูร้อนตอนอยู่ชั้น ม.4 ผมได้มาเข้าค่ายของโครงการพัฒนาอัจฉริยะภาพ ทางวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กและเยาวชน เหมือนกับเป็นสิ่งที่ผมได้ค้นหามานาน นั่นก็คือ การทำ lab กับคอมพิวเตอร์ กระดาษทด ตำราวิชาการ และเอกสารงานวิจัยต่าง ๆ สิ่งที่ผมได้พบในห้อง lab ของอาจารย์วิรุฬห์ คือ ห้องสมุดขนาดย่อม ๆ ที่มีตำราและวารสารทางวิชาการมากมาย

          ในตอนนั้น อาจารย์ได้พูดถึง History of Physics อาจารย์ได้พูดถึงว่าฟิสิกส์นั้นมีลำดับที่มาอย่างไร นับตั้งแต่ การทดลอง ของกาลิเลโอ ที่หอเอนเมืองปิซ่า มาถึงนิวตัน แฮมิลตัน ไฮเซนเบิร์ก โชว์ดิงเจอร์ และฟายน์แมน ทำให้ผม ได้สัมผัสถึงอุปนิสัยและแนวคิดอันลึกซึ้งของนักฟิสิกส์แต่ละคน มีอยู่ตอนหนึ่งที่ผมประทับใจมาก อาจารย์เล่าให้ฟังว่า มีคนเคยถามนิวตันว่า "ทำไมถึงได้ค้นพบสิ่งที่ยิ่งใหญ่อย่างยิ่ง ไม่ว่าจะเป็นกฎการเคลื่อนที่ กฎ-แห่งแรงโน้มถ่วง หรือแคลคูลัส" นิวตันตอบว่า "นั่นก็เพราะผมยืนอยู่บนไหล่ของยักษ์ ทำให้สามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้กว้างไกล" การยืนอยู่บนไหล่ ของยักษ์นั้น หมายถึงการที่ได้ศึกษางานวิจัยของคนอื่น แล้วต่อยอดงานวิจัยของคนอื่นให้มีผลดียิ่งขึ้น แล้วผมก็ได้สัมผัสถึงคำพูด ของนิวตัน ในอีกหลายวันต่อมา เมื่อผมต้องการที่จะเขียนโครงงานทางฟิสิกส์ทฤษฎี ทั้งที่ผมยังด้อยความรู้ทางด้านคณิตศาสตร์ และฟิสิกส์ พื้นฐานอยู่มาก นั่นก็คือ ตอนนี้ผมยังอยู่แค่ปลายเท้าของยักษ์ อาจารย์วิรุฬห์จึงให้ผมศึกษาคณิตศาสตร์ และฟิสิกส์พื้นฐาน ไปก่อน ทำให้ผมได้รู้จักกับการทำ lab ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ในชีวิตเกี่ยวกับเรื่องของตะกอนในทะเลสาบสงขลา แต่มันก็ทำให้ผมสนุก และสามารถผ่านเข้ามาอยู่ในโครงการระยะยาวได้

          ทฤษฎีควอนตัมเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับผมอย่างยิ่ง ตั้งแต่ได้พบกับอาจารย์วิรุฬห์ การมองอนุภาคที่มีขนาดเล็ก ระดับอิเล็กตรอนเป็นคลื่น แล้วใช้สมการคลื่นของโชว์ดิงเจอร์ศึกษาพฤติกรรมของมัน หรือการใช้ทฤษฎีอินทิเกรต ตามเส้นทาง ของฟายน์แมนศึกษาทางเดินของมัน ความท้าทายอยู่ที่แนวคิดที่ขัดแย้งกับสามัญสำนึกอย่างยิ่ง ทำให้เราต้องใช้จินตนาการ อย่างสูงสุด เหมือนกับเราท่องไปในโลกอีกโลกหนึ่งที่แปลก พิสดาร และน่าตื่นเต้น ซึ่งตอนนี้ผมกำลังทำโครงการ "ศึกษาวิวัฒนาการ ของทฤษฎีควอนตัม" ทำให้ผมได้สัมผัสกับแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ และรู้สึกถึงความต่อเนื่อง ของแนวคิดของ นักวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ ที่ได้พัฒนาทฤษฎีควอนตัมขึ้นมา เพื่อที่สักวันหนึ่งผมก็จะสร้างแนวคิดของผมขึ้นมาบ้าง

          จินตนาการที่ยิ่งใหญ่ คณิตศาสตร์ที่สวยงาม แต่ก็ยังไม่สามารถอธิบายเรื่องราวที่เป็นพื้นฐานของชีวิตได้ กระบวนการแบ่งเซลล์สืบพันธ์ ที่ทำให้เกิดเป็นเราขึ้นมา ยังไม่มีใครสามารถอธิบายได้อย่างกระจ่างว่า มันเกิดขึ้นได้อย่างไร มีกลไกใดมาผลักดัน เรารู้แต่เพียงว่ากระบวนการ ดำเนินไปอย่างไร การจำลอง DNA ในช่วงระยะอินเตอร์เฟส ก่อนเกิดการ แบ่งตัวไมโอซิส มีกระบวนการอย่างไร ทำไมต้องเป็นเช่นนั้น ยังเป็นคำถาม ที่น่าท้าทายอยู่ในปัจจุบัน ฟิสิกส์สามารถ ศึกษาพฤติกรรมของสิ่งที่เล็กที่สุด จนถึงสิ่งที่ใหญ่ที่สุดระดับจักรวาลได้ แต่นั่นเป็นระบบที่ไม่มีชีวิต สำหรับหน่วย พื้นฐานที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่าเซลล์นั้นกลับมีพฤติกรรมที่น่าประหลาดและน่าสนใจยิ่งกว่า การนำจินตนาการที่ยิ่งใหญ่ และคณิตศาสตร์ที่สวยงาม สำหรับศึกษาระบบที่ไม่มีชีวิตมาศึกษาพฤติกรรมของระบบที่มีชีวิต เป็นเรื่องที่น่าอัศจรรย์กับผลลัพธ์ที่ได้ว่าจะเป็นอย่างไร และถ้าหากทำได้ จะทำให้สามารถสัมผัสถึงความยิ่งใหญ่ของชีวิต วิญญาณและจักรวาลได้หรือไม่ การค้นหาสิ่งที่ลี้ลับที่สุดของชีวิตและจักรวาลนั้น ไม่สามารถทำได้ โดยฟิสิกส์เพียงสาขาเดียว แต่ต้องอาศัยความรู้ทั้งหมดที่มนุษยชาติมีมา ศตวรรษแห่งการค้นคว้าครั้งยิ่งใหญ่กำลังจะมาถึง ผมต้องการที่จะเป็นหนึ่ง ในผู้ที่ค้นหานี้ …

          อีกไม่นานผมจะต้องไปยืนอยู่บนไหล่ยักษ์ให้ได้

โดย : นายธนานุวัติ อกนิษฐ์กุล
ปริญญาตรีปี 2 คณะวิทยาศาสตร์ ม.สงขลานครินทร์
นักวิทยาศาสตร์พี่เลี้ยง : ศ.ดร.วิรุฬห์ สายคณิต สาขาที่สนใจพิเศษ ฟิสิกส์ทฤษฎี
เข้าร่วมโครงการปี 2541 อนาคตที่วาดหวังไว้ อาจารย์/นักวิจัยสาขาฟิสิกส์

นวัตกรรมทางการแพทย์แห่งปี 51

จาก Reader' Digest  พฤษภาคม 51

 

{mospagebreak}

หน้า 2

{mospagebreak}

หน้า 3

{mospagebreak}

หน้า 4

{mospagebreak}

หน้า 5

{mospagebreak}

หน้า 6

{mospagebreak}

หน้า 7

{mospagebreak}

หน้า 8

{mospagebreak}

หน้า 9

{mospagebreak}

หน้า 10

{mospagebreak}

หน้า 11


13 ข้อเพื่อโลกสีเขียว

จาก Reader' Digest  พฤษภาคม 51

{mospagebreak}

หน้า 2

{mospagebreak}

หน้า 3

{mospagebreak}

หน้า 4

{mospagebreak}

หน้า 5

{mospagebreak}

หน้า 6


ทำไมถั่วจึงมีคุณค่า

จาก Reader' Digest  พฤษภาคม 51

{mospagebreak}

หน้า 2

{mospagebreak}

หน้า 3


จากดวงคนถึงดวงดาว

    การเมืองกำลังร้อนระอุกับเหตุการณ์ที่เรียกขานกันต่างๆนานาว่า “คาร์บอมบ์” “คาร์บ๊อง” หรือ “คาร์บวม” ซึ่งไม่ว่าจะเป็นเรื่องจริงหรือถูกจัดฉากขึ้น ก็มีผลกระทบต่อชีวิตคนหลายคนที่เกี่ยวข้องในเหตุการณ์

    ช่วงใกล้เลือกตั้งทุกอย่างย่อมเกิดขึ้นได้โดยไม่คาดคิด สำหรับเหตุการณ์นี้ ผู้ที่ถูก “เด้ง” ออกจากตำแหน่งหรือถูกกระทบล้วนมีความรู้สึกและได้แสดงออกผ่านสื่อหลายเวที

ได้พูดความในใจออกมาบ้าง ก็คงรู้สึกดี

    เรื่องของคนดูไปก็คล้ายกับเรื่องของดาวพลูโต ที่เพิ่งถูกปลดออกจากสถานะดาวเคราะห์ (Planet) ดวงที่ 9 ของระบบสุริยะจักรวาลเมื่อเร็ว ๆ นี้

   ถ้าดาวพลูโตเปรียบเสมือนคน ที่มีความรู้สึก มีอารมณ์ มีความคิด ก็อาจจะไม่มีความสุขหรือพอใจนักกับการถูก “โหวต” ออกโดยไม่มีการถามไถ่กันเลย

   แถมไม่ใช่การโหวตฉันทามติแบบออนไลน์หรือส่ง SMS เข้ามาแล้วปลดดาวเคราะห์ที่มีคะแนนโหวตน้อยสุดเหมือน “วี” ต่าง ๆ ในอะแคเดอมี่แฟนตาเชีย

    มันก็น่าน้อยใจเสียจริง ๆ เหมือนถูกเปลี่ยนสถานะจาก “เมียหลวง” มาเป็น “เมียน้อย” หลังจากที่แต่งงานกันมาเกือบ 80 ปี

    ที่มาของเรื่องนี้มีอยู่ว่า “พลูโต” หรือที่คนไทยเรียกว่า “ดาวพระยม” เป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่สุด (มีเส้นผ่านศูนย์กลางกว่า 2,300 กิโลเมตร ในขณะที่โลกเรามีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 13,000 กิโลเมตร) ถูกค้นพบในปี ค.ศ.1930 โดยไคลด์ ทอมโบก์ (Clyde Tombaugh) แห่งหอดูดาวโลเวล รัฐอริโซนา (Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona)

    แต่ดาวเคราะห์ดวงนี้มีลักษณะต่างจากดาวเคราะห์อีก 8 ดวง คือ มีขนาดเล็กกว่า อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ที่สุด มีวงโคจรและระนาบวงโคจรแตกต่างไปมากกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ

ภาพประกอบภาพประกอบ

     สถานภาพของดาวพลูโตถูกสั่นคลอนมากขึ้นเมื่อมีการค้นพบวัตถุในอวกาศใหม่ในปี ค.ศ. 2003 โดย “ไมเคิล บราวน์” (Michael Brown) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (California Institute of Technology : Caltech) และทีมงาน วัตถุนี้เรียกว่า “2003 ยูบี313” (2003 UB313) ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าและห่างจากโลกไกลกว่าพลูโตเสียอีก

     คาดหมายกันว่าวัตถุดังกล่าวน่าจะกลายเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 10

  เมื่อมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากขึ้น อย่างเช่นการสร้างกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) นักดาราศาสตร์ก็เริ่มค้นพบ “ดาวเคราะห์แคระน้ำแข็ง” (Icy Dwarf) ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับพลูโตจำนวนมากในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) ซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์เหนือดาวเนปจูนซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 8

     คำวิพากษ์วิจารณ์ถึงสถานภาพของพลูโตยิ่งเพิ่มขึ้นเพราะนักดาราศาสตร์ในสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union : IAU) หลายคนเชื่อว่าพลูโตเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์แคระน้ำแข็งเหล่านั้น หาใช่ดาวเคราะห์แต่อย่างใด เพราะถ้านับพลูโตเป็นดาวเคราะห์แล้ว เกณฑ์นั้นก็จะทำให้ดาวเคราะห์อีกมากมายนับร้อยดวงถูกเพิ่มเข้าสู่ระบบสุริยะจักรวาล

    เมื่อเร็ว ๆ นี้มีนักดาราศาสตร์กว่า 3,000 คนจาก 75 ประเทศรวมตัวกันในกรุงปราก เมืองหลวงของสาธารณรัฐเช็ก เพื่อร่วมประชุมสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากลครั้งที่ 26 (IAU 26th General Assembly) โดยเริ่มขึ้นตั้งแต่ 14 สิงหาคม และสิ้นสุดในวันที่ 24 สิงหาคม

    ในการประชุมครั้งนี้นอกจากจะมีการเสนอข้อมูลเชิงวิชาการมากมายแล้ว ยังมีการถกเถียงถึงนิยามของดาวเคราะห์ การรับรองสถานภาพว่า “พลูโต” เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ของระบบสุริยะหรือไม่

ภาพประกอบ

 
วันที่ 24 สิงหาคม 2549 เป็นวันชี้โชคชะตาของเจ้าพลูโต

    การลงมติครั้งนี้เกิดขึ้นระหว่างการประชุมช่วงสุดท้าย ด้วยผู้เข้าร่วมโหวตเพียง 400 กว่าคนเท่านั้น ที่เหลืออยู่และส่วนใหญ่เป็นผู้ที่ไม่เห็นด้วยกับการเพิ่มดาวเคราะห์ เข้ามาในระบบสุริยะ

นับเป็นเพียงแค่ 4% จากจำนวนนักดาราศาสตร์นับหมื่นๆ คนทั่วโลก

    แม้ว่าในเบื้องต้น ทางสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากลจะเสนอให้เพิ่มดาวเคราะห์เข้าสู่ระบบสุริยะอีก 3 ดวงคือ ดาวเคราะห์น้อย (minor planets) ซีเรส (Ceres) ดวงจันทร์ของพลูโต “ชารอน” (Charon) และ 2003 ยูบี313 แต่การถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อน ดาว 3 ดวงนี้ก็ไม่ได้รับการยกชั้นให้เป็นดาวเคราะห์

   นิยามดาวเคราะห์ที่ลงมติเห็นด้วยนั้น คือต้องมีทรงกลม มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ โคจรรอบดวงอาทิตย์ และมีวงโคจรสอดคล้องกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ

    เพราะพลูโตมีขนาดเล็ก ลักษณะการเป็นดาวเคราะห์ไม่ชัดเจน มีวงโคจรไม่สอดคล้องกับดาวเคราะห์อื่นๆ ที่ประชุมจึงโหวตให้อยู่ในประเภทของดาวเคราะห์แคระ

    ด้วยนิยามดังกล่าว จึงทำให้ระบบสุริยะเหลือ “ดาวเคราะห์” เพียงแค่ 8 ดวง คือ ดาวพุธ, ดาวศุกร์, โลก, ดาวอังคาร, ดาวพฤหัส, ดาวเสาร์, ดาวยูเรนัส (ดาวมฤตยู) และดาวเนปจูน เราคงเรียกว่า ดาว ”นพเคราะห์” ไม่ได้แล้ว อาจต้องให้นิยามใหม่เป็น ดาว ”อัฐเคราะห์”

   หนังสือวิชาดาราศาสตร์ต่างๆ ก็จะล้าสมัยไปทันที อาจต้องมีการปรับหลักสูตรและการเรียนการสอนเรื่องระบบสุริยะตามสถาบันการศึกษากันใหม่หมด

   หลายคนก็ยังไม่ยอมรับผลของการโหวตในครั้งนี้ คิดว่าเป็นสิ่งที่ “ตลกสิ้นดี” และไม่อยากปลี่ยนเนื้อหาหนังสือวิชาการที่ใช้อยู่

   องค์การอวกาศสหรัฐ หรือ "นาซ่า" เองก็ไม่เห็นด้วยในการลดสถานะของดาวพลูโตเพราะเพิ่งส่งยานไปสำรวจดาวดวงนี้ซึ่งต้องใช้ระยะเวลากว่า 10 ปี

   การเปลี่ยนแปลงเช่นนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เมื่อมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ดาวหรือทฤษฎีใหม่ ๆ ก็ถูกค้นพบ การเพิ่ม การลดสถานะของดวงดาวจึงเป็นเรื่องธรรมดา

    ฟังเรื่องพวกนี้แล้วปลงตก เห็นชัดว่า ทุกอย่างในโลกล้วนเป็นอนิจจัง ไม่เที่ยง สิ่งที่เราทำได้ คือทำใจให้พร้อมรับสถานการณ์ตลอดเวลา

เพราะอย่าว่าแต่คนปลดคนเลยครับ ดาวอยู่ดีๆบนฟ้า ยังถูกคนปลดลงมาได้เลย

รายงานพิเศษ
คอลัมน์ ทันโลกเทคโนโลยี หน้า Excite ไทยโพสต์
ฉบับวันจันทร์ที่ 4 กันยายน 2549

โดย ดร. ธีระชัย พรสินศิริรักษ์
รองผู้อำนวยการศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ


ควาร์ก หรือ ควอร์ก (quark)

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติิ

     อนุภาคหลักมูล (fundamental particle) ที่เป็นองค์ประกอบของอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอมหลายชนิด ที่รู้จักกันดีคือเป็นองค์ประกอบของนิวตรอนและโปรตอน ควาร์กมี 6 ชนิด แต่ละชนิดเรียกว่าแต่ละเฟลเวอร์ (flavour) ได้แก่ อัป (up หรือ u) ดาวน์ (down หรือ d) ชาร์ม (charm หรือ c) สเตรนจ์ (strange หรือ s) ท็อป (top หรือ t) และบอตทอม (bottom หรือ b) ซึ่งควาร์กทั้ง 6 เฟลเวอร์นี้แบ่งตามขนาดของประจุได้เป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่มบน (up type) มีประจุ +2/3 ได้แก่ อัปควาร์ก ชาร์มควาร์ก และท็อปควาร์ก อีกกลุ่มคือกลุ่มล่าง (down type) มีประจุ -1/3 ได้แก่ ดาวน์ควาร์ก สเตรนจ์ควาร์ก และบอตทอมควาร์ก

    ลูกศรเส้นทึบแสดงการสลายได้ง่าย เส้นประแสดงการสลายได้ยาก และมวลลดลงจากขวาไปซ้าย
เฟลเวอร์
มวล (GeV/c2)
ประจุไฟฟ้า (e)
u
อัป
0.004
+2/3
d
ดาวน์
0.008
-1/3
c
ชาร์ม
1.5
+2/3
s
สเตรนจ์
0.15
-1/3
t
ท็อป
176
+2/3
b
บอตทอม
4.7
-1/3

หมายเหตุ: c คือ ความเร็วของแสง และ e คือ ขนาดประจุของอิเล็กตรอน

 

      อนุภาคโปรตอนและนิวตรอน มีมวลใกล้เคียงกัน คือ ประมาณ 0.938 GeV/c2 ซึ่งเมื่อมองลึกลงไปในองค์ประกอบแล้ว จะเห็นได้ว่า โปรตอน ประกอบด้วย อัปควาร์ก 2 อนุภาคกับดาวน์ควาร์ก 1 อนุภาค คิดเป็นมวลจากควาร์กเพียง 0.016 GeV/c2 ส่วนนิวตรอน ประกอบขึ้นจากอัปควาร์ก 1 อนุภาค กับดาวน์ควาร์ก 2 อนุภาค คิดเป็นมวลจากควาร์กเพียง 0.020 GeV/c2 หรือประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์ของมวลโปรตอนและนิวตรอนเท่านั้น ทั้งนี้มวลที่เหลืออีก 98 เปอร์เซ็นต์ ส่วนหนึ่งอยู่ในรูปของพลังงานจลน์ของควาร์ก และส่วนใหญ่เป็นพลังงานศักย์ของการยึดเหนี่ยว ระหว่างกัน ของอนุภาคทั้งหลาย ภายในนิวเคลียสด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม (strong nuclear force) ซึ่งเป็นปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแรงที่สุด

     ในบรรดาแรงพื้นฐานทั้ง 4 ชนิดในธรรมชาติ โดยแรงอีก 3 ชนิดคือ แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน (weak nuclear force) เป็นแรงกระทำต่อกันเมื่อมีอนุภาคใด ๆ เข้ามาใกล้นิวเคลียส หรือเมื่อมีอนุภาคใด ๆ จะหลุดออกไปจากนิวเคลียส เช่น เมื่อเกิดการสลายกัมมันตรังสีแล้วปล่อยอนุภาคบีตาออกมา แรงชนิดต่อมาคือแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic force) ซึ่งภายในอะตอมก็คือแรงที่ยึดเหนี่ยวกัน ระหว่างนิวเคลียสกับอิเล็กตรอน ส่วนภายนอกอะตอม ก็คือปฏิกิริยาเคมี ซึ่งมีประจุไฟฟ้าบวกและลบ เข้ามาเกี่ยวข้องนั่นเอง และแรงชนิดสุดท้าย คือ แรงความโน้มถ่วง (gravity force) ซึ่งเป็นแรงดึงดูดกัน ระหว่างมวลและเป็นแรงที่แข็งแรงน้อยที่สุด เนื่องจากควาร์กเกี่ยวข้องกับแรงที่แข็งแรงที่สุดดังกล่าว ในธรรมชาติจะไม่พบควาร์กอยู่เดี่ยว ๆ อย่างอิสระ แต่จะอยู่เป็นกลุ่ม 2 อนุภาคเรียกว่ามีซอน (meson) หรือกลุ่มที่มี 3 อนุภาคเรียกว่า แบริออน (baryon) ซึ่งทั้งมีซอนและแบริออนมีชื่อเรียกรวมกันว่า แฮดรอน (hadron)

    ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) ศึกษาอนุภาคในแง่ของกลศาสตร์ว่าอนุภาคทุกชนิดมีการหมุนรอบแกนหมุนทำนองเดียวกับที่โลกหมุนรอบตัวเอง อนุภาคทุกชนิดจึงมีสมบัติหนึ่งเรียกว่าโมเมนตัมเชิงมุมซึ่งวัดได้ในห้องปฏิบัติการและวัดออกมาเป็น เลขสปิน (spin number) ซึ่งมีอยู่ 2 กลุ่มคือ กลุ่มที่มีเลขสปินเป็นเลขจำนวนเต็มซึ่งเป็นไปตามค่าสถิติโบส-ไอน์สไตน์ (Bose-Einstein statistics) และเรียกอนุภาคในกลุ่มนี้ว่าโบซอน (boson) ตามชื่อคนคิดค่าสถิตินี้ คือ สัตเยนดรา นาถ โบส (Satyendra Nath Bose) อนุภาคในกลุ่มโบซอนที่รู้จักกันดีก็คือ โฟตอนซึ่งมีเลขสปินเท่ากับ +1 อีกกลุ่มหนึ่งเป็นกลุ่มที่มีเลขสปินเป็นเศษส่วนและเป็นไปตามค่าสถิติเฟร์มี-ดิแรก (Fermi-Dirac statistics) อนุภาคในกลุ่มนี้เรียกว่า เฟร์มิออน (fermion) ตามชื่อของเอนรีโก แฟร์มี (Enrico Fermi) ต้นคิดค่าสถิติชนิดนี้ และควาร์กก็ถูกจัดอยู่ในกลุ่มเฟร์มิออนนี้เอง เพราะว่าควาร์กกลุ่มบนมีเลขสปิน +1/2 ส่วนควาร์กกลุ่มล่างมีเลขสปิน -1/2 อนุภาคในกลุ่มเฟร์มิออนที่รู้จักกันดีก็คือ อิเล็กตรอน ซึ่งมีเลขสปิน +1/2

    เนื่องจากควาร์กเป็นเฟร์มิออนเช่นเดียวกับอิเล็กตรอน จึงต้องเป็นไปตามหลักการกีดกันเพาลี (Pauli exclusion principle) ด้วย (กรณีของอิเล็กตรอน มีการจำกัดจำนวนของอิเล็กตรอนที่จัดเรียงเป็นชั้น ๆ ภายในอะตอม ว่าแต่ละชั้นมีได้จำนวนเท่าใด) โดยกรณีของควาร์กเชื่อว่าควาร์กแต่ละเฟลเวอร์จะมีเลขควอนตัมภายใน (internal quantum number) เรียกว่า สี (color) ซึ่งมีด้วยกัน 3 สีได้แก่ แดง เขียว และน้ำเงิน


นิวตรอน (neutron)

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติิ

    อนุภาคมูลฐานที่ประจุเป็นกลาง มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10-15 เมตร และมีมวล 1.6749 x 10-27 กิโลกรัม (939.573 MeV/c2) ซึ่งมากกว่ามวลของโปรตอนเล็กน้อย (0.2 เปอร์เซ็นต์) และมากกว่ามวลของอิเล็กตรอน 1,838 เท่าตัว โดยนิวตรอนประกอบขึ้นจากอัปควาร์ก (up quark หรือ u) 1 อนุภาค กับดาวน์ควาร์ก (down quark หรือ d) 2 อนุภาค

    นิวตรอนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอม โดยยึดรวมอยู่กับโปรตอน เป็นนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง และมีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส

องค์ประกอบของนิวตรอน

โครงสร้างของอะตอม

     นอกจากนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนแล้ว นิวเคลียสของอะตอมทุกธาตุ ล้วนประกอบด้วยนิวตรอนและโปรตอนทั้งสิ้น นิวเคลียสของอะตอมของแต่ละธาตุอาจมีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกันได้เรียกว่า ไอโซโทป เช่น อะตอมไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทป ได้แก่ โพรเทียมหรือไฮโดรเจนธรรมดาซึ่งในนิวเคลียสมีเพียงโปรตอน 1 อนุภาค ดิวเทอเรียมหรือไฮโดรเจนมวลหนักซึ่งในธรรมชาติมีอยู่เพียง 0.015 เปอร์เซ็นต์มีนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอน 1 อนุภาคกับนิวตรอนอีก 1 อนุภาค และทริเทียมซึ่งเป็นไอโซโทปที่สังเคราะห์ขึ้น มีนิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอน 1 อนุภาคกับนิวตรอน 2 อนุภาค

ไอโซโทป 3 ชนิดของไฮโดรเจน

    นิวตรอนที่หลุดเป็นอิสระออกมาจากนิวเคลียสจะคงตัวอยู่ได้ไม่นาน โดยเฉลี่ย 885.7+/-0.8 วินาที (ไม่เกิน 15 นาที) ก็สลายเป็นโปรตอนโดยปล่อยอิเล็กตรอน (e-) กับแอนตินิวทริโน ( )ออกมาด้วย

การสลายของนิวตรอนอิสระ

     นิวตรอนที่อยู่ภายในนิวเคลียสก็เกิดการสลายได้เช่นเดียวกับนิวตรอนอิสระ โดยจะเกิดในกรณีที่นิวเคลียสของอะตอมกัมมันตรังสี เช่น ซีเซียม-137 ซึ่งนิวเคลียสมีนิวตรอนมากเกินไป จะเกิดการสลายกัมมันตรังสี (radioactive decay) โดยนิวตรอนที่มีมากเกินไปสลายทำนองเดียวกับนิวตรอนอิสระ แต่โปรตอนที่เกิดขึ้นยังคงอยู่ในนิวเคลียสและไปเพิ่มจำนวนโปรตอนให้กับนิวเคลียสนั้น ทำให้เกิดการแปรธาตุจากซีเซียม-137 กลายเป็นแบเรียม-137 ซึ่งมีความเสถียรมากขึ้น ส่วนอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นก็ถูกปล่อยออกสู่ภายนอกอะตอมซึ่งเรียกได้อีกอย่างหนึ่งว่าอนุภาคบีตา การสลายเช่นนี้จึงเรียกว่า การสลายให้อนุภาคบีตา (beta decay)

การสลายให้อนุภาคบีตา

     อะตอมขนาดใหญ่ เช่น เรเดียม-226 หรือยูเรเนียม-238 มีการสลายกัมมันตรังสีแบบให้อนุภาคแอลฟา ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน 2 อนุภาคกับนิวตรอน 2 อนุภาค ซึ่งถ้าปล่อยให้อนุภาคแอลฟา ไปกระทบวัสดุที่มีองค์ประกอบเป็นอะตอมธาตุเบา เช่น เบริลเลียม คาร์บอน ออกซิเจน (รวมทั้งไฮโดรเจน) สามารถทำให้เกิดนิวตรอนอิสระออกมาได้ 1x106 ถึง 1x108 อนุภาคต่อวินาที ยกตัวอย่างต้นกำเนิดนิวตรอนชนิดที่ใช้ธาตุเบริลเลียม อนุภาคแอลฟาทุก ๆ 1 ล้านอนุภาคที่ปล่อยเข้าไปกระทบ จะผลิตนิวตรอนอิสระได้ 30 อนุภาค ตามสมการนี้

 

      ต้นกำเนิดนิวตรอนอีกแบบหนึ่งอาศัยการสลายกัมมันตรังสีแบบหนึ่งที่เกิดได้กับอะตอมขนาดใหญ่ คือ การแบ่งแยกนิวเคลียส (nuclear fission) เกิดได้จากการปล่อยนิวตรอนอิสระเข้าไปในนิวเคลียสเช่นยูเรเนียม-235 ซึ่งจะจับยึดนิวตรอนนั้นเอาไว้ (neutron capture) กลายเป็นยูเรเนียม-236 ซึ่งจะสลายต่อไปโดยการแบ่งแยกออกเป็น 2 นิวเคลียส คือ นิวเคลียสของอะตอมคริปทอน-92 และแบเรียม-141 พร้อมกับปล่อยพลังงานกับนิวตรอนอีก 2-3 อนุภาคออกมา ซึ่งถ้านิวตรอนที่เกิดใหม่เหล่านี้ไปกระทบนิวเคลียสของอะตอมยูเนียม-235 ได้อีกเรื่อย ๆ ก็สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่แบ่งแยกนิวเคลียส (fission chain reaction) ได้ ซึ่งเป็นหลักการที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

ขั้นตอนการเกิดการแบ่งแยกนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียม-235

    ต้นกำเนิดนิวตรอนยังมีอีกหลายชนิด เช่น เครื่องเร่งอนุภาค รวมทั้งในธรรมชาติก็คือจากรังสีคอสมิก


ครูฟิสิกส์ระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน
กับกระแสการปฏิรูปการศึกษา
ผศ.ศิลปชัย บูรณพาณิช

    ท่ามกลางกระแสการปฏิรูปการศึกษา ซึ่งเป็นผลมาจากกฎหมายทางการศึกษา ที่เรียกว่า
พ.ร.บ. การศึกษาแห่งชาติ พ.ศ. 2542 ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญอีกครั้งหนึ่ง ในแวดวงการศึกษาของประเทศไทย เป็นสิ่งที่แน่นอนที่สุด ที่คลื่นของการเปลี่ยนแปลง ส่งผลถึงครูฟิสิกส์ที่สอนอยู่ในระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน ทั้งทางตรงและทางอ้อม ผลจากการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ จากเพื่อน ๆ ครูฟิสิกส์จากการประชุมปฏิบัติการหลายครั้ง ที่มีเจ้าภาพหลักคือ สาขาฟิสิกส์ สมาคมวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ์ พบว่า ครูฟิสิกส์ทำงานหนักขึ้นมาก ในการจัดประสบการณ์การเรียนรู้ให้กับผู้เรียน นับตั้งแต่การทำความเข้าใจกับมาตรฐานการเรียนรู้ (standard) มาตรฐานการเรียนรู้ช่วงชั้น (benchmark) สาระการเรียนรู้ช่วงชั้น และการจัดทำหลักสูตรสถานศึกษา ในส่วนของสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (แรงและการเคลื่อนที่ พลังงาน) และพบอีกว่าครูต้องทำงานมากยิ่งขึ้น นอกเหนือจากงานหลักที่เป็นงานการจัดการเรียนการสอน คือ งานที่เกี่ยวข้องกับการประเมินภายในสถานศึกษา การประเมินภายนอก การจัดทำ portfolio เพื่อการประเมินเป็นครูวิทยฐานะต่าง ๆ การทำหน้าที่เป็นกรรมการในฝ่ายต่าง ๆ เป็นต้น จากการ วิเคราะห์ข้อมูลของการสัมมนาแลกเปลี่ยนความคิดเห็น พบว่า ครูใช้พลังงาน เวลา ในการจัดทำเอกสารต่างๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเรียนการสอนโดยตรง เป็นสัดส่วนที่สูงมากกว่าตอนที่ยังไม่ปฏิรูปการศึกษา และถ้ายังจำกันได้จะพบว่า มีผู้ตั้งคำถามว่า “ปฏิรูปการศึกษาแล้วได้อะไร” ซึ่งถ้าผู้ตอบเป็นผู้ที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการปฏิรูป ก็อาจมีคำตอบที่ ฟังดูแล้วเข้าที มีวิสัยทัศน์ แต่ถ้าเป็นผู้ตอบทั่ว ๆ ไปก็อาจสงสัยในเหตุที่มาของคำถาม

     การที่ครูส่วนใหญ่ต้องสาละวนอยู่กับเอกสารต่าง ๆ มากมายเช่นนี้ จึงเป็นเรื่องธรรมดาอยู่ ที่เวลาที่ใช้ในการเตรียมการสอนทั้งในด้านองค์ความรู้ กระบวนการเรียนรู้ วัสดุอุปกรณ์ การปฏิบัติกิจกรรมการทดลอง การตรวจงาน การบ้าน เป็นต้น ย่อมถูกผลกระทบไปด้วย อย่างไรก็ตาม มีคำถามที่น่าสนใจว่า ก่อนปฏิรูปการศึกษา ครูไม่ต้องทำเอกสารมากมาย ไม่ต้องเป็นกรรมการพัฒนาหลักสูตรของโรงเรียน หรือเป็นกรรมการการประเมินภายใน ฯลฯ ครูใช้เวลาให้กับการพัฒนาวิชาชีพของตนเองอย่างเต็มความสามารถ เต็มเวลาจริงหรือ ซึ่งก็น่าจะคาดเดาคำตอบได้บ้างว่า มีทั้งจริงและค่อนข้างเป็นจริง (ก็ยังจริงอยู่บ้าง แต่อาจไม่ทั้งหมด สำหรับครูฟิสิกส์ในระดับการศึกขั้นพื้นฐาน ที่ได้มีโอกาสมาร่วมประชุมกับสาขาฟิสิกส์หลายครั้ง ซึ่งมีความเป็นกัลยาณมิตร ผมคิดว่าทุกท่านแม้จะทำงานหนัก ในช่วงการปฏิรูปการศึกษาครั้งนี้ ท่านได้ให้เวลากับลูกศิษย์ ในการเรียนการสอนอย่างเต็มความสามารถ และเอาชนะเงื่อนไขต่าง ๆ ได้ด้วยวิธีแห่งศาสตร์ของฟิสิกส์ ด้วยการทำเรื่องยาก ๆ ให้ง่ายขึ้น ทั้งในส่วนของชีวิตการสอนและชีวิตส่วนตน

     สำหรับครูฟิสิกส์อาวุโส ที่สอนมาตั้งแต่หลักสูตรระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย พ.ศ.2503 จะพบว่า การสอนฟิสิกส์จะเน้นไปทางด้านเนื้อหาวิชาเป็นหลัก โดยมีวิชาหลักคือ วิชากลศาสตร์ (แยกเป็นภาค Hydrostatic ภาค Static และภาค Dynamic) และให้ตำราที่ค่อนข้าง Classic มาก ที่แต่งหรือเรียบเรียงโดย อาจารย์อาวุโสทางวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้น ซึ่งได้รับการอนุมัติเป็นตำราเรียนได้ โดยกรมวิชาการ กระทรวงศึกษาธิการ ซึ่งครูฟิสิกส์ส่วนใหญ่ ก็ใช้ตำราเหล่านั้นในการเรียนการสอน

    นอกจากนี้ยังมีวิชาเลือกเพิ่มเติม เพื่อนำไปใช้ในการสอบเข้ามหาวิทยาลัยได้ โดย มีวิชาแม่เหล็กไฟฟ้าความร้อน แสง เสียง และโรงเรียนใดที่มีความพร้อมทางด้านห้องปฏิบัติการ ก็จะสอนเพิ่มเติมในส่วนของการปฏิบัติการวิชาฟิสิกส์ ที่แยกออกมาจากการเรียนการสอนทางทฤษฎี เมื่อมีการปรับปรุงหลักสูตรวิชาวิทยาศาสตร์ โดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) และเริ่มใช้ในการเรียนการสอนในปี พ.ศ. 2519 ซึ่งเป็นที่มาของวิชาฟิสิกส์ โดยมีการเรียนการสอนครอบคลุมเนื้อหาวิชามากยิ่งขึ้น และได้มีการปรับหลักสูตรฟิสิกส์โดย สสวท. อีกหลายครั้ง จนกระทั่งมาในยุคปฏิรูปการศึกษา และใช้หลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2544 ในส่วนของวิชาฟิสิกส์จัดอยู่ในสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ สาระที่ 4 : แรงและการเคลื่อนที่ และสาระที่ 5 : พลังงาน มีข้อที่น่าสังเกตสำคัญ ในการพัฒนาหลักสูตรวิทยาศาสตร์ของ สสวท. ก็คือการเรียนการสอน ที่บูรณาการการเรียนรู้ ทั้งในภาคทฤษฎีและปฏิบัติเข้าไปด้วยกัน

     โดยใช้กระบวนการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ด้วยกระบวนการสืบสอบหรือสืบเสาะหาความรู้ (Inquiry หรือ Enquiry) ไม่ว่าหลักสูตรการศึกษาของชาติ จะเปลี่ยนไปอย่างไรก็ตาม ในส่วนของการเรียนรู้ฟิสิกส์ หรือวิทยาศาสตร์ของผู้เรียน ก็ยังเน้นไปยังกระบวนการคิด (brain-on) การปฏิบัติ (hands-on) และทางด้านจิตใจ (minds-on) สำหรับครูฟิสิกส์ในยุคปฏิรูปการศึกษา เราคงมุ่งไปสู่การพัฒนาการเรียนการสอนฟิสิกส์ เพื่อให้นักเรียนเกิดแรงบันดาลใจในการเรียนให้มากยิ่งขึ้น ค้นคว้าหาความรู้เพิ่มเติมอย่างสม่ำเสมอ และร่วมแลกเปลี่ยนเรียนรู้ตามในโอกาสต่างๆ สิ่งหนึ่งในหลาย ๆ สิ่งที่อยากฝากเป็นข้อเสนอแนะ ก็คือการแก้ปัญหาการเรียนรู้ฟิสิกส์ ของผู้เรียนโดยการใช้การวิจัยในชั้นเรียน

     น่าจะเป็นแนวทางหนึ่ง ที่ครูฟิสิกส์หลายท่านได้ดำเนินการไปแล้วอย่างได้ผล โดยการหาปัญหา (ที่แท้จริง มีแนวที่จะแก้ได้) การหาสาเหตุของปัญหา และดำเนินการด้วยวิธีการ หรือกระบวนต่าง ๆ ในการแก้ปัญหา ซึ่งกระบวนการวิจัยในชั้นเรียนดังกล่าว ควรจะดำเนินการไปพร้อมกับการเรียนการสอนตามปกติ เพื่อให้เกิดผลสูงสุด ในการพัฒนาผู้เรียนและผู้สอนไปในคราวเดียวกัน

     สิ่งที่ครูฟิสิกส์ระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน เป็นพลังในการปฏิรูปการศึกษาของชาติได้ ก็ด้วยความมุ่งมั่นในการปฏิรูปการเรียนรู้ฟิสิกส์ของนักเรียน ด้วยการวิเคราะห์ผู้เรียนเป็นรายบุคคล วางแผนการจัดการเรียนรู้ ให้เหมาะสมกับศักยภาพของผู้เรียน สภาพแวดล้อม โดยคำนึงถึงความแตกต่างระหว่างบุคคล และครูฟิสิกส์ต้องเป็นผู้พัฒนาตนอยู่เสมอ ให้เท่าทันต่อการเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว ทางด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และการสื่อสาร


“เลขฐานสอง” ความลับของระบบดิจิตอล

         ดิจิตอล หรือ ระบบดิจิตอล กลายเป็นคำคุ้นหูของคนยุคนี้เสียเหลือเกิน ในทุกขณะที่โลกกำลังหมุนไป ระบบดิจิตอลก็ได้แทรกซึมและเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของเรามากยิ่งขึ้น เทคโนโลยีมากมายในปัจจุบันต่างก็ได้พัฒนาและนำระบบดิจิตอลมาใช้ในการทำงาน ไม่ว่าจะเป็น คอมพิวเตอร์ เครื่องคิดเลข กล้องถ่ายรูป โทรทัศน์ โทรศัพท์ นาฬิกา ฯลฯ เราจึงเริ่มคุ้นเคยและพูดถึงระบบการทำงานที่ว่านี้กันอยู่เสมอ แต่เคยนึกย้อนกลับไปหรือไม่ ว่าแท้จริงแล้วระบบดิจิตอลนั้นคืออะไร

          ก่อนที่จะไปถึงคำตอบ เรามาเริ่มต้นด้วยการรู้จักคำว่า “ดิจิต” กันก่อนเป็นไง



     


          
          ดิจิต (digit) มาจากภาษาลาตินแปลว่า นิ้ว ตั้งแต่ไหนแต่ไรมามนุษย์เราเรียนรู้ที่จะใช้นิ้วมาช่วยในการนับ แต่เนื่องจากเรามีเพียง 10 นิ้ว เราจึงชินกับการนับเลขฐานสิบคือ นับตั้งแต่ 0 ถึง 9 โดยนับจากซ้ายไปขวา และใช้ 10 เป็นฐาน เช่น ตัวเลข 110 ก็คือ 1 หลักร้อย 1 หลักสิบ และ 0 หลักหน่วย
          คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นแรกก็ได้นำระบบเลขฐานสิบนี้มาใช้ในการทำงาน ซึ่งต้องใช้ส่วนประกอบจำนวนมากเพื่อแทนตัวเลข 1 ตัว เครื่องคอมพิวเตอร์ในสมัยนั้นจึงมีขนาดใหญ่และทำงานช้า แต่พอถึงปลายทศวรรษ 1940 ก็ได้มีการนำจำนวนตัวเลขและคำมาเข้ารหัสเป็นเลขฐานสองเก็บไว้ในรูปของประจุไฟฟ้า ให้ช่วงกระแสไฟฟ้าหนึ่งพัลส์ (pulse) หรือเปิดสวิตซ์ แทนเลข 1 และให้ช่วงขาดกระแส หรือปิดสวิตซ์ แทนเลข 0 ระบบนี้ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างสะดวกรวดเร็ว เพราะต้องเลือกระหว่าง “ใช่” กับ “ไม่” ในทุกขั้นตอนของการปฏิบัติงาน นับแต่นั้น ระบบการทำงานด้วยการนับเลขฐานสอง ที่มีแค่ 0 กับ 1 จึงได้รับการเรียกขานว่า ระบบดิจิตอล ซึ่งหมายถึงระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สัญลักษณ์ตัวเลขในการบันทึกหรือเก็บข้อมูล



                


   

    
          ความเป็นดิจิตอลจึงอยู่ที่การกำหนดขึ้นมาของมนุษย์ ว่าให้สองสถานะที่แยกจากกันอย่างสิ้นเชิง ซึ่งอยู่ในตำแหน่งปิดหรือเปิด ถูกแทนค่าด้วยสัญลักษณ์ตัวเลข 0 และ 1 และให้เฉพาะสองสถานะนี้เท่านั้นที่มีความหมาย เครื่องคอมพิวเตอร์ดิจิตอลจึงได้รับการออกแบบให้ทำงานโดยรับข้อมูลเข้ามาในรูปแบบของ 0 และ 1 การรวมกันของรหัสเลขฐานสอง 0 และ 1 ในลำดับที่ต่างกัน ได้กลายเป็นข้อมูลข่าวสารที่คอมพิวเตอร์ต้องการ เพื่อประมวลผลตามกฎที่โปรแกรมเมอร์กำหนด แล้วส่งผลออกมาในรูปของจำนวนเลขฐานสิบ ตัวอักษร ภาพสีสันสวยงาม หรือแม้แต่เสียง
          คราวนี้เรามาดูกันว่าระบบการทำงานของเลขฐานสองนั้นเป็นอย่างไร ??
          ระบบเลขฐานสองจะใช้เลขโดด 2 ตัวคือ 0 และ 1 โดยนับจากขวาไปซ้าย ( แต่เวลาอ่านให้อ่านจากซ้ายไปขวา) มาเป็นรหัสเลขแทนค่าของตัวเลขอ้างอิงเหล่านี้ เช่น ……. ,64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 (นับจากขวาไปซ้าย) ซึ่งตัวเลขแต่ละตัวที่เลื่อนไปทางซ้ายจะมีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของตัวที่อยู่ขวามือ ดังนั้น ในระบบเลขฐานสอง เมื่อเลข 1 (เปิดสวิตซ์) ถูกแทนค่าในตำแหน่งใดของตัวเลขอ้างอิง ตำแหน่งนั้นก็จะมีค่าเท่ากับตัวเลขนั้น ๆ แต่ถ้าตำแหน่งใดถูกแทนค่าด้วยเลข 0 (ปิดสวิตซ์) จะมีหมายความว่าไม่นับค่า เลข 11 (หนึ่งหนึ่ง) ในระบบเลขฐานสองจึงไม่ใช่สิบเอ็ด แต่เป็นตำแหน่งที่หนึ่งบวกตำแหน่งที่สองของเลขอ้างอิง ซึ่งให้เลข 1 ในตำแหน่งที่หนึ่งแทนค่าหนึ่ง เลข 1 ในตำแหน่งสองแทนค่าสอง เมื่อนำมารวมกันแล้วจึงเท่ากับสาม ส่วนเลข 10 ก็ไม่ใช่สิบ เพราะตำแหน่งแรกเป็นเลข 0 แทนค่าหนึ่ง ทำให้ค่าของ 1 ไม่ถูกนำมานับ จึงมีแต่ค่าสองที่ถูกแทนด้วยเลข 1 เท่านั้นที่นับได้ 10 (หนึ่งศูนย์) จึงรวมกันเป็นสองนั่นเอง
          ถึงตรงนี้ ลองหันไปมองรอบตัวเราดูสิ ตัวเลข 0 และ 1 กำลังวนเวียนอยู่เต็มไปหมดใช่ไหม มันเป็นเสมือนตัวเลขพื้นฐานของคนยุคนี้ไปแล้ว ขณะเดียวกันมันยังแสดงให้เราได้เห็นถึงความก้าวหน้าและความสำเร็จทางเทคโนโลยีของเหล่ามวลมนุษยชาติที่ไร้ขีดจำกัดอีกด้วย


“แผ่นดินไหว” มหันภัยจากพลังงานใต้พิภพ

          พักนี้หากใครได้ติดตามข่าวสารต่างประเทศ คงพอจะทราบเรื่องการเกิดภัยพิบัติจากแผ่นดินไหวในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งระยะหลังนี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง จนส่งผลให้มีผู้บาดเจ็บและสร้างความเสียหายให้กับอาคารบ้านเรือนไปเป็นจำนวนมาก ฝั่งประเทศไทยเราเองแม้จะโชคดีที่อยู่ในพื้นที่เสี่ยงภัยจากแผ่นดินไหวต่ำ เพราะเท่าที่เคยเกิดขึ้นมาก็เป็นเพียงเล็กน้อย แต่เพื่อความไม่ประมาท เราน่าจะมาทำความรู้จักกับมันไว้บ้าง เผื่อวันใดวันหนึ่งเกิดเหตุแผ่นดินไหวร้ายแรงขึ้นมาในบ้านเรา จะได้เตรียมตัวรับมือและหาทางป้องกันได้ทันท่วงที



   
 

        
          แผ่นดินไหว (Earthquakes) เป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติที่เกิดจากการเคลื่อนตัวโดยฉับพลันของเปลือกโลก ส่วนใหญ่แผ่นดินไหวมักเกิดตรงบริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งการเคลื่อนตัวดังกล่าว เกิดขึ้นเนื่องจากชั้นหินหลอมละลายที่อยู่ภายใต้เปลือกโลก ได้รับพลังงานความร้อนจากแกนโลก และลอยตัวผลักดันเปลือกโลกตอนบนอยู่ตลอดเวลา ทำให้เปลือกโลกแต่ละชิ้นมีการเคลื่อนที่ในทิศทางต่าง ๆ กัน พร้อมกับเก็บสะสมพลังงานไว้ภายใน ดังนั้น บริเวณขอบของชิ้นเปลือกโลกจึงเป็นส่วนที่ชนกัน เสียดสีกัน หรือแยกจากกัน หากบริเวณของขอบชิ้นเปลือกโลกใด ๆ ไม่ผ่านหรืออยู่ใกล้กับประเทศใดประเทศหนึ่ง ประเทศนั้นก็จะมีความเสี่ยงภัยต่อแผ่นดินไหวสูง เช่น ประเทศญี่ปุ่น ประเทศฟิลิปปินส์ ประเทศอินโดนีเซีย และประเทศนิวซีแลนด์ เป็นต้น นอกจากนั้น อาจเกิดจากพลังงานที่สะสมในเปลือกโลก ถูกส่งผ่านไปยังเปลือกโลกพื้นของทวีปตรงบริเวณรอยร้าวของหินใต้พื้นโลกที่เรียกกันว่า “รอยเลื่อน” ทำให้รอยที่ประกบกันอยู่ได้รับแรงอัดมาก ๆ รอยเลื่อนจึงมีการเคลื่อนตัวอย่างฉับพลัน จนเกิดเป็นแผ่นดินไหวได้เช่นเดียวกัน
 


   


          
          แรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว จะส่งผลกระทบไปได้ไกล ไม่เฉพาะบริเวณประเทศที่เกิดเท่านั้น บางครั้งหากมีความรุนแรงมาก คลื่นแผ่นดินไหวจะสามารถส่งผ่านไปได้บนผิวโลกหลายพันกิโลเมตรกินอาณาเขตไปหลายประเทศ ทุกวันนี้เราจึงมีวิธีการตรวจวัดความรุนแรงของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นได้ด้วยกัน 2 วิธี คือ
• วัดขนาด (Magnitude) ของพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมา ซึ่งสามารถคำนวณได้จากการติดตามลักษณะของคลื่นแผ่นดินไหวโดยเครื่องวัดแผ่นดินไหว (Seismograph) มาตรวัดแบบนี้เรียกว่า “ริคเตอร์” (Richter Scale) ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 1.0 (รุนแรงน้อย) ถึง 9.0 (รุนแรงมาก)
• วัดความรุนแรง (Intensity) ในการสั่น ณ ที่ใดที่หนึ่ง ซึ่งจะออกมาในลักษณะความรุนแรงของการสั่นที่มนุษย์รู้สึกได้ว่ามากน้อยแค่ไหน หรือความเสียหายของสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ มีมากเพียงใด มาตรวัดแบบนี้เรียกว่า “เมอร์แคลลี่” (Mercalli Scale) ซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 1 (อ่อนมาก) ถึง 12 (ทำลายหมดทุกอย่าง)
          โดยก่อนหน้านี้เคยมีเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ร้ายแรงที่สุดในรอบสองทศวรรษ เกิดขึ้นที่เมืองแทงซาน ประเทศจีน ในตอนดึกของวันที่ 28 กรกฎาคม พ.ศ. 2519 เหตุการณ์ครั้งนั้นทำให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 250,000 คน และบาดเจ็บร่วม 800,000 คน ความหายนะนี้ทำให้จีนต้องใช้เวลานานกว่า 10 ปี จึงจะสามารถชุบชีวิตเมืองแทงซานให้กลับมามีชีวิตชีวาได้อีกครั้งหนึ่ง



      


         
          แต่ความร้ายแรงของแผ่นดินไหวอาจจะไม่จบลงเพียงการสั่นสะเทือนแค่ครั้งเดียวเท่านั้น อานุภาพของมันยังสามารถก่อให้เกิดสิ่งที่น่าสะพรึงกลัวตามมาได้อีก เพราะหลายต่อหลายครั้งการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่มักจะเกิดแผ่นดินไหวขนาดเล็กตามมาซ้ำอีกหลายระลอกเรียกกันว่า แผ่นดินไหวระลอกหลัง (After Chock) ซึ่งน่าจะเกิดจากการปลดปล่อยพลังงานที่ยังคงค้างอยู่ในมวลหิน และยังเกิดในบริเวณรอยเลื่อนเดียวกันกับที่เกิดแผ่นดินไหวครั้งแรกอีกด้วย
          ส่วนอีกกรณีที่มีอันตรายร้ายแรงไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน เป็นผลสืบเนื่องมาจากแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นใต้สมุทร ซึ่งอาจทำให้เกิด คลื่นซึนามิ คลื่นยักษ์ที่สามารถเดินทางข้ามมหาสมุทรด้วยความเร็วสูงถึง 1,000 กม./ชม. และที่น่าหวาดหวั่นก็คือ คลื่นนี้อาจรวมพลังกันจนกลายเป็นกำแพงน้ำมหึมาที่มีความสูงถึง 60 ม. ในขณะที่เข้าฟาดทำลายชายฝั่งอย่างรุนแรง ก่อให้เกิดความเสียหายและคร่าชีวิตผู้คนไปแบบไม่ทันตั้งตัว
          ปัจจุบันภัยจากแผ่นดินไหวยังคงเป็นภัยธรรมชาติที่ไม่มีใครสามารถพยากรณ์ได้อย่างแม่นยำว่าจะอุบัติขึ้นเมื่อใด ที่ไหน มีขนาดและความรุนแรงเท่าใด แต่ถึงกระนั้น ก็ยังมีความพยายามกันอยู่ในการที่จะศึกษากึ่งวิเคราะห์ถึงคุณลักษณะต่าง ๆ ของบริเวณแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว เพื่อให้การพยากรณ์มี ประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินจะได้ลดน้อยลงไปด้วย
          สำหรับหนทางป้องกันและบรรเทาภัยพิบัติจากแผ่นดินไหวก็คือ ควรมีการเตรียมความพร้อมและศึกษาการปฐมพยาบาลเบื้องต้นเอาไว้ อย่าวางสิ่งของหนักบนชั้นหรือหิ้งสูง ๆ เพราะเมื่อเกิดแผ่นดินไหวอาจตกลงมาเป็นอันตรายได้ ส่วนเครื่องใช้ที่หนัก ๆ ให้ผูกไว้ให้แน่นกับพื้นบ้าน เตรียมไฟฉายสำรองไว้ใช้งานยามฉุกเฉิน ควรทราบตำแหน่งของวาลว์ปิดน้ำ วาล์วปิดก๊าซ สะพานไฟฟ้า สำหรับตัดกระแสไฟฟ้า และหากอยู่ในอาคารหรือบ้านขณะเกิดแผ่นดินไหวให้ยืนอยู่ในส่วนที่มีโครงสร้างแข็งแรง อยู่ให้ห่างจากระเบียงและหน้าต่าง หรือมุดเข้าไปอยู่ใต้โต๊ะ ถ้ากำลังอยู่ในอาคารสูงให้รีบหาทางออกจากอาคารโดยเร็ว ห้ามใช้ลิฟท์โดยเด็ดขาด หากกำลังขับรถให้หยุดรถและอยู่ภายในรถจนกระทั่งการสั่นสะเทือนจะหยุด และหากอยู่บริเวณชายหาดให้อยู่ห่างจากชายฝั่ง เพราะอาจเกิดคลื่นขนาดใหญ่ซัดเข้าหาฝั่งได้ ที่สำคัญต้องตั้งสติไว้ให้ดี อย่าตื่นตระหนกจนเกินเหตุ วิ่งไปวิ่งมา วิ่งเข้าวิ่งออก จะยิ่งทำให้เป็นอันตรายเข้าไปใหญ่
          แม้ว่าวันนี้เหตุการณ์แผ่นดินไหวอาจดูเป็นภัยที่เกิดขึ้นไกลตัวคนไทยเรา แต่ใครจะรู้ว่ามันอาจกำลัง คืบคลานเข้ามาจนกลายเป็นภัยใกล้ตัว อย่างที่เราเองก็สุดจะคาดเดาถึงความรุนแรงที่ต้องเผชิญได้ ฉะนั้นการศึกษาข้อมูลเพื่อเตรียมตัวตั้งรับมันไว้บ้างจึงน่าจะเป็นทางออกที่ดีที่สุด ส่วนเวลานี้ใครที่อยากระทึกใจกับ เหตุการณ์แผ่นดินไหวในบ้านเราดูสักครั้ง เราขอแนะนำให้ไปทดลองกันที่ นิทรรศการอุโมงค์พลังงาน ซึ่งเป็นการจำลองความสั่นสะเทือนของปรากฏการณ์แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นจริงในประเทศญี่ปุ่นมาให้คนไทยได้สัมผัสกัน โดยจะจัดแสดงอยู่ ณ หมวดวิทยาศาสตร์พื้นฐานและพลังงาน บริเวณชั้น 3 ของพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ คลองห้า ปทุมธานี ซึ่งขอรับประกันได้เลยว่าแผ่นดินไหวที่นี่ปลอดภัยแน่นอน

ข้อมูลอ้างอิงจาก www.tmd.go.th


แว่นขยายหยดน้ำ

         

     แว่นขยายที่เราจะได้ทดลองทำกันในวันนี้แตกต่างจากทั่วไปที่เห็นกัน คือ ใช้น้ำเป็นเลนส์ขยายภาพวัตถุ ซึ่งจะทำได้อย่างไร มาเตรียมอุปกรณ์เพื่อทดลองดังต่อไปนี้

-> ภาพจากแว่นขยายหยดน้ำ


อุปกรณ์
1. กระดาษแข็ง ขนาดเท่านามบัตรทั่วไป หรืออาจใช้นามบัตรก็ได้
2. ที่เจาะกระดาษ
3. เทปใส
4. หลอดหยด
5. น้ำสะอาด

วิธีทำ


         

1. เจาะรูกระดาษแข็ง 1 รู ด้วยที่เจาะกระดาษ แล้วใช้เทปใสปิดทับรูนั้นอีกที

 

         

2. ใช้หลอดหยดดูดน้ำขึ้นมา แล้วค่อย ๆ หยดลงบนเทปใสให้ตรงกับรูที่เจาะไว้ ให้หยดน้ำนั้นมีรูปทรงเป็นหยดกลม
 


3. ใช้หยดน้ำนั้นต่างแว่นขยายส่องดูวัตถุต่าง ๆ โดยเฉพาะตัวหนังสือ โดยส่องดูที่ระยะต่าง ๆ จะเห็นว่าตัวหนังสือขยายขนาดแตกต่างกันไป


      การที่หยดน้ำนี้ช่วยขยายขนาดภาพได้ เพราะรูปทรงของหยดน้ำที่มีลักษณะเสมือนเลนส์นูน ดังภาพที่แสดง ซึ่งจะเห็นว่าแสงจากวัตถุจะมีการหักเหเมื่อเดินทางผ่านเลนส์หยดน้ำที่เราสร้างขึ้น สังเกตแนวเส้นสีดำถูกหักเหผ่านหยดน้ำเป็นแนวเส้นสีแดง ซึ่งแนวการหักเหเช่นนี้ทำให้เรามองเห็นภาพวัตถุขยายใหญ่ขึ้น
 



         

       จากการทดลองทำให้เห็นว่า ถ้านำวัตถุโปร่งใส ทรงโค้งนูนมาส่องดูวัตถุต่าง ๆ ก็จะเห็นภาพวัตถุขยายขนาดขึ้น ดังนั้นเราอาจลองประยุกต์นำความรู้นี้ไปทดลองหาสิ่งของที่มีลักษณะดังกล่าวมาทดลองส่องดูวัตถุดูบ้างเพื่อการค้นพบด้วยตนเอง เริ่มจากแก้วน้ำใส ๆ ใส่น้ำสะอาด แล้วมองภาพวัตถุทะลุผ่านด้านข้างของแก้วดูว่าได้ผลเช่นเดียวกับแว่นขยายหยดน้ำที่ทดลองไปแล้วหรือไม่

 


วิทยาศาสตร์ของความรัก
รักฉัตร เลหวนิช
หน่วยบริหารจัดการความรู้ ไบโอเทค
 

      เมื่อมีรัก ทุกคนคงเคยพร่ำถามตัวเองว่า ความรักมันเกิดขึ้นได้อย่างไร ทำไมถึงต้องเป็นเขา/เธอคนนี้ ทำไมเรารู้สึกแปลกๆ หัวใจเต้นแรง หน้าแดง มือเปียก พวกแนวศิลปินอาจบอกว่ารักเป็นเรื่องของอารมณ์ล้วนๆ เหตุผลไม่เกี่ยว รักมีทั้งความรันทดและความงดงาม รักเป็นเรื่องที่โรแมนติกเกินกว่าจะพรรณนา สำหรับพวกแนวเหนือธรรมชาติจะเชื่อว่า เนื้อคู่ของเราถูกกำหนดมาแล้ว จะต้องตามหาคนที่มีด้ายแดงผูกนิ้วก้อยให้เจอ บ้างก็ว่ารักเกิดจากกรรมเก่า มีการตามมารักมาเลิกกันเป็นชาติๆ ไป การรักใครสักคนอาจจะเป็นเพราะโดนสาป ไสยศาสตร์เท่านั้นที่ช่วยได้ ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ก็มีคำอธิบายที่ฉีกทั้งสองแนวนี้ออกไป ซึ่งแม้ว่าจะฟังแล้วไม่ได้อารมณ์ ไม่โรแมนติก และไม่ลี้ลับเท่า แต่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กำลังจะบอกเรานี้ ล้วนแต่เป็นข้อเท็จจริงที่เกิดขึ้นในตัวเรา โดยมีเราเป็นผู้กระทำทั้งสิ้น

 

ทฤษฎี “รัก 3 ตอน”

 

     ก่อนจะรู้จักความรักในบทที่ลึกเข้าไปถึงสมองและอวัยวะภายในร่างกาย มาทำความรู้จักกับทฤษฎีรัก 3 ตอน ของ ดร.เฮเลน ฟิชเชอร์ แห่งมหาวิทยาลัยรุทเจอรส์ (Rutgers University) ในนิวเจอร์ซี กันก่อนดีกว่า ดร.ฟิชเชอร์บอกว่า ห้วงความรักของคนเราแบ่งเป็น 3 ตอน โดยจะมีฮอร์โมนที่แตกต่างกันมาร่วมแสดงบทบาทในแต่ละตอน

 

ตอนที่ 1 ช่วงเกิดตัณหา

 

     ตัณหาราคะถูกขับโดยฮอร์โมนเพศ 2 ตัว คือ เทสโทสเทอโรน (Testosterone) และเอสโตรเจน (Oestrogen) เทสโทสเทอโรนเป็นฮอร์โมนที่ไม่ได้พบเฉพาะในผู้ชายเท่านั้น ผู้หญิงก็มีเช่นกัน ดร.ฟิชเชอร์บอกว่า เจ้าฮอร์โมนเพศสองตัวนี้เอง ที่ช่วยควบคุมอาการอยากได้โน่น อยากได้นี่ ของเรา

 

ตอนที่ 2 ช่วงคลั่งรัก

 

      เป็นช่วงที่ทำให้ชีวิตเราผิดเพี้ยนไป ไม่รับรู้ ไม่สนใจสิ่งรอบกาย ไม่กิน ไม่นอน เอาแต่นั่งฝัน เพ้อ ละเมอถึงคนรัก  อาการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในช่วงนี้ ถูกควบคุมโดยกลุ่มสารสื่อประสาทที่เรียกว่า โมโนอะมิเนส (Monoamines) ซึ่งประกอบด้วย

-     โดพามีน (Dopamine) เป็นสารเคมีที่ช่วยให้สมองตื่นตัว เช่นเดียวกับนิโคตีนและโคเคอีน

-      นอร์เอพิเนฟรีน (Norepinephrine) หรือรู้จักกันในนามของ อะดรีนาลิน (Adrenalin) ที่เป็นตัวการทำให้เราเหงื่อแตกและหัวใจเต้นรัวยามตื่นเต้น

-      เซโรโทนิน (Serotonin) หนึ่งในสารสำคัญที่ทำให้เราเกิดอาการ...ซึม..เศร้า..เหงา..เพราะรัก

 

ตอนที่ 3 ช่วงผูกพัน

 

ไม่มีใครที่จะทำตัวคลั่งรักได้ตลอดชีวิต เมื่อผ่านพ้นไปช่วงเวลาหนึ่ง ถ้าไม่โบกมือลากันไปเสียก่อน คู่รักก็จะฉุดกระชากลากจูงกันเดินมาสู่ช่วงแห่งความผูกพัน ในตอนนี้จะว่าด้วยการตกลงปลงใจที่จะใช้ชีวิตคู่และสร้างครอบครัว ฮอร์โมนสองตัวสำคัญคือ

-          ออกซีโทซิน (Oxytocin) จากต่อมไฮโปธาลามัส (Hypothalamus) ซึ่งช่วยกระตุ้นให้เกิดการขับน้ำนมและเชื่อมความสัมพันธ์ระหว่างมารดาและทารก โดยมีการพบว่าออกซีโทซินจะถูกขับออกมาเมื่อชายหญิงมีความสัมพันธ์ทางเพศที่ลึกซึ้ง ทฤษฏีบอกไว้ว่ายิ่งชายหญิงมีความสัมพันธ์กันลึกซึ้งแค่ไหน ความผูกพันก็มีมากขึ้นเท่านั้น

-          วาโซเพรสซิน (Vasopressin) สารสำคัญอีกตัวหนึ่งที่เป็นตัวรักษาสมดุลของน้ำในร่างกาย จะถูกขับออกมาเมื่อร่างกายขาดน้ำ ความตึงเครียดสูง ความดันเลือดสูง หรือเมื่อคู่รักมีความสัมพันธ์ทางเพศ นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งพยายามทำการศึกษาถึงฤทธิ์เดชของวาโซเพรสซิน โดยหลังจากที่พวกเขาได้ฟังตำนานรักของหนูแห่งทุ่งหญ้าแพรรี (Prairie vole) ซึ่งเป็นหนึ่งในร้อยละ 3 ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่จับคู่อยู่กินกันแบบผัวเดียวเมียเดียวตลอดช่วงชีวิต (Monogamous) ที่มีว่า ถ้าคู่ของพวกมันตาย อีกตัวก็จะตรอมใจตายตามไปในไม่ช้า โดยไม่คิดจะมีใหม่ ด้วยจิตริษยาต่อหนูแห่งทุ่งหญ้าแพรรี่ที่ถือและปฏิบัติตามศีลข้อสาม ห้ามผิดลูกผิดเมียเขาอย่างเคร่งครัด นักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ทำการให้ยาที่ลดปฏิกริยาของวาโซเพรสซินในหนูตัวผู้ ปรากฏว่าหนูตัวผู้ตัวนั้นไม่ถึงกับศีลแตก แต่เริ่มมีอาการเย็นชา ห่างเหินคู่รัก และไม่แสดงอาการหึงหวงเมื่อมีหนูหนุ่มตัวอื่นๆ เข้ามาตีท้ายครัวเลยสักนิด หลังจบปฏิบัติการสร้างความร้าวฉานแล้ว พวกเขาก็ได้ข้อสรุปมาให้ชาวโลกชื่นใจว่า ถ้าขาดวาโซเพรสซินเมื่อไร ก็ให้เตรียมพร้อมรับมือหายนะที่กำลังจะมาสู่ครอบครัวได้เลย

 

 

 

หนูแห่งทุ่งหญ้าแพรรี

 

 

ทฤษฎีการจีบ

 

    เมื่อเราปิ๊งใครสักคนที่ไม่รู้จักหัวนอนปลายเท้า จะรู้ได้อย่างไรว่าเขา/เธอคนนั้นคือคนที่ “ใช่เลย” หรือ “ไม่ใช่เลย” เชื่อหรือไม่ว่าภายในเวลาแค่ 90 วินาที ถึง 4 นาทีของการพูดคุยกัน ระบบภายในร่างกายจะช่วยเราตัดสินได้ว่า จะ “รุก” ต่อ หรือ จะ “ชิ่ง” ดี เพราะว่าในการพูดคุยอย่างสวีทหวานแหววกับบุคคลเป้าหมาย ความประทับใจและการรับรู้ข้อความจากการสื่อสารนั้น ร้อยละ 55 จะมาจากภาษากาย ร้อยละ 38 มาจากน้ำเสียงและความเร็วในการพูด และแค่ร้อยละ 7 จากสาระที่เราพูดออกไป ซึ่งหมายความว่าเพียงแต่มีลีลาดี ก็จะมีชัยไปกว่าครึ่งแล้ว

 

    การมองตาเป็นกลยุทธ์หนึ่งที่หนุ่ม/สาวเจ้าเสน่ห์ทั้งหลายยืนยันว่ามีประสิทธิภาพเหลือเกิน เพื่อพิสูจน์ให้เห็นว่าดวงตาเป็นหน้าต่างของหัวใจ ศาสตราจารย์อาเธอร์ อรัน นักจิตวิทยาจากนิวยอร์ค ได้ทำการทดลองโดยนำชายหญิงหลายคนมาจับคู่นั่งพูดคุยกันแบบเปิดอกเกี่ยวกับชีวิตส่วนตัวของแต่ละคน นานหนึ่งชั่วโมงครึ่ง หลังจากนั้น ให้นั่งจ้องตากันเฉยๆ โดยไม่ต้องเอื้อนเอ่ยอะไรทั้งสิ้นอีกสี่นาที ผลคือผู้ที่เข้ารับการทดลองหลายคนยอมรับว่า เกิดความสนใจในตัวของคู่ทดลอง โดยเฉพาะคู่ที่อยู่ในสายงานหรือมีระดับทางสังคมที่ใกล้เคียงกัน และมีคู่หนึ่งก้าวหน้าไปถึงขั้นแต่งงานกันเลย ในประเด็นของความรักที่เกิดจากการมองตานั้น นักวิทยาศาสตร์บอกว่าเมื่อเรารู้สึกสนใจอะไร รูม่านตาของเราจะขยาย นัยน์ตาจะดูกลมโตและเป็นประกาย ซึ่งอาจจะเป็นการส่งสัญญาณเตือนให้เขา/เธอรู้ตัวก็เป็นได้ หากสาวอิตาเลียนในสมัยกลางได้รู้เรื่องนี้คงจะร้องไห้ เพราะแค่พวกเธอพบเจอคนที่ถูกใจ นัยน์ตาของพวกเธอก็จะกลมโต สวยงาม เหมือนสาวใสไร้เดียงสาได้แบบอัตโนมัติ โดยไม่ต้องเสี่ยงไปใช้น้ำสกัดจากลูกเบลลาดอนน่า (Belladonna) ซึ่งเป็นพืชจำพวกมะเขือพวงและมีพิษ มาหยอดตาเพื่อทำการขยายรูม่านตาอย่างที่นิยมทำกัน

ต้นเบลลาดอนน่า http://psychicinvestigator.com/Drugs/Bella.htm

 
 

   สัญญาณอื่นๆ ที่บ่งบอกให้รู้ถึงรัก ได้แก่ การเลียนแบบ เมื่ออยู่ในโลกแห่งรักของสองเรา คนสองคนนี้ก็จะลอกเลียนแบบทุกสิ่งทุกอย่างจากกันโดยไม่รู้ตัว ไม่ว่าจะเป็นการเดิน นั่ง พูด บุคลิกท่าทางต่างๆ นักวิทยาศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า ปรากฏการณ์กระจกเงา การที่คู่รักทำอะไรที่เหมือนกัน แสดงว่าทั้งคู่เปิดใจให้กัน พร้อมที่จะยอมรับซึ่งกันและกัน นับว่าเป็นนิมิตหมายที่ดี แต่ถึงกระนั้น ปรากฏการณ์กระจกเงาอาจเป็นอันตรายได้ เพราะมันเกิดขึ้นในกลุ่มของเพื่อนสนิทด้วยเช่นกัน ผู้ที่กำลังแอบรักเขาต้องระวังให้มาก เพราะหากตีความไม่ดีแล้ว อาจจะสับสนระหว่างสัญญาณของความรักกับมิตรภาพได้

 

    มีบางทฤษฎีบอกว่า มนุษย์เราชอบความท้าทาย ยิ่งยากยิ่งอยากพิชิต เหมือนยอดเขาเอฟเวอเรสต์ที่มีคนแวะเวียนไปท้าทายปีนป่ายไม่เคยขาด นักวิทยาศาสตร์ทำการทดสอบเพื่อยืนยันสมมติฐานนี้ (อีกแล้ว) โดยได้ใช้คอมพิวเตอร์หาคู่ (Computer dating experiment) ทดสอบกับผู้หญิงสามคน คนแรก หญิงเอ สาวนักทดลอง อยากจะเดทซะกับทุกคนที่คอมพิวเตอร์สุ่มเลือกมาให้ คนที่สอง หญิงบี ผู้ไร้ความรู้สึก ไม่ยินดียินร้ายกับชายที่คอมพิวเตอร์จัดให้เลยสักคน คนสุดท้าย หญิงซี สาวช่างเลือก ที่กัดฟันเลือกชายผู้โชคดีมาได้หนึ่งคนจากทั้งหมดที่คอมพิวเตอร์จัดให้ จากนั้นถามความเห็นผู้ชายทั้งหมดที่เป็นตัวเลือกในคอมพิวเตอร์ ทุกคนพูดเป็นเสียงเดียวกันว่า สาวขี้เลือกเบอร์สามกับสามจอมหยิ่งเบอร์สองเนี่ย โดนใจที่สุด

 

    เรื่องการผจญภัยก็สำคัญไม่น้อย มีหลายคนบอกว่า ถ้าคนเราผ่านสถานการณ์ที่ยากลำบาก สยดสยอง โหดร้าย ทารุณมาด้วยกัน จะยิ่งทำให้เข้าใจกันดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าจริง แต่ทว่าคนมักจะเข้าใจผิดไปเองว่าความรู้สึกดีๆ ที่เกิดขึ้นหลังผ่านพ้นช่วงเวลาวิกฤตนั้นเป็นความรัก ถ้าการออกเดทที่สวนสนุก (โดยมีข้อแม้ว่าต้องเล่นเครื่องเล่นผาดโผนหวาดเสียวด้วยกัน) จะช่วยกระชับความสัมพันธ์ให้แนบแน่นขึ้นแล้วนั้น การจับคู่กระโดดบันจี้จัมพ์ด้วยกันน่าจะทำให้ความสัมพันธ์ยิ่งแน่นแนบไปถึงขั้นเป็นคู่แท้ตลอดกาลเลยทีเดียว ทั้งนี้ทั้งนั้นคนจะอยู่ด้วยกันได้ ก็ย่อมจะต้องมีอะไรที่คล้ายกันบ้าง คนที่มีระดับความกล้าบ้าบิ่นและชอบอะไรที่สยองๆพอๆกัน ก็เหมาะแล้วที่จะเป็นคู่รักคู่ทรโหด

 

 

รักฉันเพราะอะไร

 

   เมื่อคบหากันไปสักระยะ หลายคนเกิดคำถามขึ้นในใจว่า ฉันประทับใจเขา/เธอคนนี้ที่ตรงไหน รูปลักษณ์ภายนอกเป็นสิ่งแรกที่ทำให้ชาย/หญิงเกิดอาการสะดุดรัก ในขณะที่ยังมีอีกหลายสิ่งหลายอย่างที่ทำให้เราเกิดอาการดังกล่าวได้ โดยชายและหญิงก็จะมีกฎเกณฑ์ที่แตกต่างกันอยู่ในใจ บางคนไม่รู้ตัวด้วยซ้ำว่าตัวเองช่างเลือกขนาดไหน

 

    ความไม่สมดุลเป็นสัญญาณที่แสดงถึงความบกพร่องของยีน ดังนั้นผู้ชายส่วนมากจึงมองผู้หญิงที่รูปลักษณ์ภายนอก เพื่อยืนยันว่าผู้ชายให้ความสำคัญกับเรื่องนี้มาก จึงมีคนคิดสูตรคำนวณหาสัดส่วนของผู้หญิงในอุดมคติออกมา โดยยกให้รูปทรงของนาฬิกาทรายที่มีเอวคอดกิ่วเป็นต้นแบบ สูตรคำนวณมีว่า ขนาดรอบเอว ¸ รอบสะโพก ต้องเท่ากับ 0.7 ถ้าได้ค่าประมาณนี้ หญิงผู้นั้นถือว่ามีสัดส่วนที่ได้รับการยอมรับอย่างท่วมท้นจากชายทั้งโลก มีการยืนยันทฤษฏีหุ่นนาฬิกาทรายนี้โดยนำค่าสัดส่วนของผู้ชนะการประกวดมิสอเมริกาแต่ละปีมาคิดและพบว่าได้ 0.7 เกือบทุกคน หลายคนเชื่อว่าหญิงที่มีหุ่นนาฬิกาทรายจะมีคุณสมบัติที่ดีที่เหมาะแก่การสืบพันธุ์ด้วย ในขณะที่ผู้ชายมุ่งมั่นเสาะหาหญิงในฝันจากเปลือกนอก ผู้หญิงเองกลับไม่ได้ให้ความสำคัญเกี่ยวกับเรื่องนี้เลย พวกเธอกลับมองที่ความสามารถในด้านต่างๆ และภาวะผู้นำที่มีอยู่ในตัวของผู้ชายมากกว่า

 

    จุดร่วมของความเหมือนก็เป็นสิ่งหนึ่งที่ผู้คนพยายามมองหาในตัวของคู่รัก เราเคยได้ยินกันบ่อยๆ ว่า คนเป็นเนื้อคู่กัน จะหน้าเหมือนกัน คำพูดนี้มีความเป็นไปได้ นักวิทยาศาสตร์บอกว่าคนเราจะให้ความสนใจคนที่ดูคล้ายตัวเอง ไม่ว่าจะเป็นรูปร่าง หน้าตา หรือบุคลิกภาพ และแม้จะไม่มีความใกล้เคียงในสิ่งที่กล่าวมานี้อยู่เลย ก็อย่าเพิ่งหมดหวังว่าเขา/เธอนั้นจะไม่ใช่คู่แท้ของเรา เพื่อช่วยให้คู่รักที่เกือบหมดหวังกลับมามีกำลังใจอีกครั้ง นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอจุดสังเกตของความเป็นคู่แท้เพิ่มเติมอีกห้าหกอย่าง ได้แก่  ความยาวของนิ้วกลาง ขนาดของใบหู ความยาวของติ่งหู ขนาดรอบคอและรอบข้อมือ ปริมาตรของปอด และอัตราการเผาผลาญสารอาหาร ซึ่งถ้าจะมาเสียเวลานั่งหาว่าสิ่งนี้เธอมีเหมือนฉัน สิ่งนั้นของฉันเหมือนเธอแล้ว คู่รักควรจะเอาเวลาไปดูแลซึ่งกันและกันเพื่อรักษาความสัมพันธ์ให้ยาวนานจะดีกว่า

 

    กว่าจะรู้ใจกันต้องใช้เวลา ในการพบเจอกันของคนแปลกหน้าสองคน ซึ่งไม่มีแม้เวลาจะให้ทำความรู้จักกัน “หน้าตา” จึงเป็นสิ่งแรกที่ถูกใช้นำมาตัดสินตัวบุคคล เดวิด เพอร์เรตต์ นักจิตวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ ในสก๊อตแลนด์ ทำการศึกษาเพื่อที่จะรู้ให้ได้ว่า ต้องมีหน้าตาอย่างไรจึงจะสะกิดใจคน เดวิดได้นำภาพใบหน้าของนักศึกษาที่เข้าทำการทดลองมาทำให้เป็นเพศตรงข้าม แล้วเอาไปปนกับรูปอื่นๆ ก่อนจะให้กลุ่มนักศึกษาเหล่านั้นเลือก พวกเขาส่วนใหญ่เลือกรูปของตัวเองโดยที่ไม่ได้เฉลียวใจเลยว่าหลงรักตัวเองเข้าให้แล้ว เดวิดอธิบายเรื่องนี้ว่า ส่วนหนึ่งอาจมาจากความทรงจำในวัยเด็กที่เห็นภาพใบหน้าเดิมๆ ของบุคคลสองคน คือพ่อและแม่ ซ้ำไปซ้ำมาเป็นประจำทุกวัน จนเกิดเป็นความฝังใจ

 

    การจะรัก จะเลือกใครสักคนมาเป็นคู่ หลายคนยังยืนยันว่าเรื่องของเหตุผลสำคัญน้อยกว่าจิตใจ แม้เขา/เธอจะรวย เก่ง ดูดี มีตระกูล แต่ถ้าอารมณ์มันไม่ได้ มันก็ไม่ใช่ ในโลกสีชมพูของความรัก นักวิทยาศาสตร์กลับทำลายความโรแมนติกแบบสามัญชนเสียหมดสิ้นด้วยทฤษฎีรักที่โรแมนติกกว่า คือ รักนางให้ดูที่ยีน การเลือกคู่ครองคือการเลือกบุคคลที่มียีนดีเลิศ ดีกว่า หรือ(อย่างน้อย)ดีเท่ากับเรา มาเพื่อร่วมกันผลิตทารกรุ่นใหม่ที่แข็งแรง ฉลาด หน้าตาดี ไม่มีโรค

 

    ยามแรกรัก น้ำต้มผักก็ว่าหวาน แล้วความรักของเราล่ะ จะยาวนานไปถึงเมื่อไหร่? คำถามนี้ตอบยาก แต่ถึงกระนั้นก็ยังมีเบาะแสเล็กๆ น้อยๆ พอให้นักวิทยาศาสตร์เอามาอ้างอิงประกอบวิชาหลักการเลือกคู่ขั้นสูงได้ โดยหลักการมีว่า ความน่าจะเป็นของการหย่าร้างสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรม เพราะฉะนั้นให้ทำความรู้จักตัวเขา/เธอ และต้นตระกูลของเขา/เธอให้ดีก่อนตัดสินใจ ส่วนผู้ที่คิดจะรักฝาแฝด โปรดจำไว้ว่าชีวิตของฝาแฝดนั้นเป็นแบบแปรผันตรง ไม่ว่าคนหนึ่งจะประสบความสำเร็จในการใช้ชีวิตคู่มากน้อยแค่ไหน ชีวิตของอีกคนก็จะเป็นไปในทิศทางเดียวกันเสมอ อย่างไรก็ตาม รักยืนยงของแต่ละคู่นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นภูมิหลังของการพบรัก การยอมรับและปรับตัวเข้าหากัน หรือความคาดหวังในตัวของแต่ละคน เป็นต้น

 

เป็นไปได้เพราะรัก

    เศร้า เหงา ..เพราะรัก อาการนี้อธิบายได้ด้วยผลการศึกษาจากประเทศอิตาลีที่ระบุว่า คนที่กำลังมีความรักมักจะเป็นโรคย้ำคิดย้ำทำ (Obsessive Compulsive Disorder – OCD) อาการคือ สติไม่อยู่กะร่องกะรอย คอยแต่กังวลว่าปิดประตู ปิดหน้าต่างแล้วหรือยัง ชักโครกหรือเปล่า หรือชอบล้างมือบ่อยๆ เพราะคิดว่าไม่สะอาด อะไรทำนองนี้ โรคย้ำคิดย้ำทำมีความสัมพันธ์กับระดับของเซโรโทนิน (Serotonin) แบบปฏิภาคผกผัน ยิ่งเซโรโทนินต่ำ ความเศร้า เหงา โกรธก็จะยิ่งมาก เรื่องนี้ไม่ได้พูดกันลอยๆ มีการวัดระดับเซโรโทนินในกลุ่มทดลองซึ่งเป็นนักศึกษาที่กำลังมีความรัก พบว่าระดับเซโรโทนินในร่างกายของพวกเขาลดลงถึงร้อยละ 40 จากปกติ อย่างไรก็ตาม ผล(เสีย)จากการตกหลุมรักนี้ไม่ได้อยู่ค้ำฟ้า เมื่อเวลาผ่านไปหนึ่งปี (โดยที่นักศึกษาเหล่านี้ยังรักษาความสัมพันธ์ฉันท์คนรักเอาไว้ได้) ระดับเซโรโทนินของพวกเขากลับคืนมาสู่ระดับปกติ ช่างเป็นเรื่องที่น่ายินดียิ่ง เพราะหากระดับเซโรโทนินยังต่ำอยู่ โอกาสที่พวกเขาจะเกรี้ยวกราดอาละวาดยิ่งสูง โดยเฉพาะในกลุ่มผู้ชาย ระดับความต้องการมีเพศสัมพันธ์ก็จะมีมากขึ้นด้วยเช่นกัน

 

    แอนเดรียส บาร์เทลส์ และเซเมียร์ เซกี แห่ง University College London ใช้เครื่องมือที่ชื่อว่า Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) แสกนและถ่ายรูปสมอง เพื่อศึกษาการทำงานของสมองของผู้ที่กำลังมีความรัก โดยให้ผู้เข้าทำการทดลองทั้งหมดดูรูปของคนรักที่มีความสัมพันธ์ลึกซึ้งและคนที่รู้สึกชอบพอกันฉันท์เพื่อน ทั้งสองคนพบว่าพื้นที่สี่ส่วนของสมองมีการทำงาน และมีเพียงหนึ่งจุดที่ไม่ทำงาน โดยหนึ่งในบริเวณที่สมองทำงานได้แก่บริเวณที่จะมีบทบาทเมื่อเวลาเราเกิดความรู้สึกประหลาดที่ยากจะเข้าใจ และอธิบายไม่ได้ด้วยเหตุผล หรือที่เรียกว่า Gut feelings และอีกส่วนคือจุดที่จะตอบสนองเวลาร่างกายได้รับสารที่มีฤทธิ์กล่อมประสาท ที่ทำให้รู้สึกสบาย สนุกสนาน เหมือนคนเสพกัญชา ส่วนบริเวณที่ไม่ตอบสนองเลยคือสมองส่วนที่เรียกว่า Prefrontal cortex ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมปฏิกริยาสนองตอบร่างกายเวลาที่จิตใจถูกกระตุ้น ในผู้ที่ป่วยเป็นโรคซึมเศร้า ก็พบว่าสมองส่วนนี้จะไม่ทำงานเช่นกัน ด้วยเหตุจากการทดลองดังกล่าว คนบางกลุ่มจึงได้ให้นิยามของ “รัก” ว่าเป็นสารเสพติดชนิดหนึ่ง เมื่อเสพแล้วทำให้สดชื่นรื่นรมย์ เคลิบเคลิ้มเป็นสุข ตื่นตัว มีพละกำลัง การเสพต่อเนื่องไปเรื่อยๆ จะส่งผลข้างเคียงที่รุนแรงพอตัว ทำให้เกิดอาการประสาทหลอน ชอบฟังเพลงรัก ไม่กินอาหาร ไม่หลับไม่นอน และมีความแปรปรวนทางอารมณ์อยู่ตลอดเวลา ความรุนแรงของอาการที่เกิดจากรัก จะมีมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับปริมาณที่เข้าตรงสู่สมอง โดยอาจจะออกฤทธิ์อยู่ได้นานตั้งแต่ 1 วันจนถึงชั่วชีวิต

 

ใครที่เกิดมาคู่กับฉัน

 

 

     นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าฟีโรโมน (Pheromones) จากตัวเรา เป็นกุญแจสำคัญในการคัดสรรคนที่คู่ควรมาเป็นคู่ชีวิต ในเผ่าพันธุ์สัตว์ฟันแทะ (Rodent) ซึ่งมีอวัยวะสำคัญในจมูกที่เรียกว่า Vomeronasal organ หรือ VNO ฟีโรโมนจากปัสสาวะจะมีความสำคัญมาก เพราะมันเป็นสิ่งที่ชี้นำการใช้ชีวิตในกลุ่มสังคมของพวกมัน เมื่อมันพบปะกับตัวอื่นๆ มันก็สามารถรู้เพศของตัวนั้นๆ ได้ทันที และจะนำมาซึ่งการจับคู่ในลำดับต่อไป สัตว์ฟันแทะจะมีฟีโรโมนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย เมื่อถึงเวลาเลือกคู่ มันจะหลีกเลี่ยงคู่ที่มีกลิ่นฟีโรโมนใกล้เคียงกับมัน เพราะต้องการให้ลูกๆ ที่เกิดมาแข็งแรง สดใส ห่างไกลโรค (เช่นเดียวกับลูกมนุษย์) อย่างไรก็ตาม ในพวกเราเหล่ามนุษย์ การที่จะประทับใจใครสักคนด้วยการสูดกลิ่นฟีโรโมนจากปัสสาวะเฉกเช่นเดียวกับหนู มันออกจะเกินงามไปสักหน่อย นักวิทยาศาสตร์บอกว่าแค่ฟีโรโมนจากเหงื่อก็สะกิดเราให้รู้ตัวได้แล้ว

 

    เคล้าส์ เวเดไคนด์ จากมหาวิทยาลัยเบิร์น ในสวิตเซอร์แลนด์ ทำการทดลองเพี้ยนๆ ขึ้น โดยขอให้ผู้หญิงกลุ่มหนึ่งสูดดมเสื้อที่ยังไม่ได้ซักและเต็มไปด้วยกลิ่นเหงื่อจากผู้ชายหลายคน ปรากฏว่าผู้หญิงแต่ละคนจะประทับใจในกลิ่นเหงื่อของผู้ชายที่มีระบบภูมิคุ้มกันที่แตกต่างจากพวกเธอ ซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีที่เกิดขึ้นกับสัตว์ฟันแทะ ผลการศึกษาเสื้อยืดอาบเหงื่อเวอร์ชันของ ดร.มาร์ธา แม็คคลินทอค จากมหาวิทยาลัยแห่งชิคาโก บอกว่าผู้หญิงมักจะสนใจผู้ชายที่มีกลิ่นคล้ายพ่อของตัวเอง ทั้งนี้ด้วยเหตุผล (ที่ไม่ค่อยเห็นแก่ตัวสักเท่าไหร่เลย) ว่าผู้ชายเหล่านี้น่าจะมีระบบภูมิคุ้มกันที่ดี (เหมือนที่เธอได้รับจากพ่อ) และเขาก็ไม่ใช่คนในตระกูล แม้ว่าเธอจะมั่นใจว่าตระกูลของเธออุดมสมบูรณ์ไปด้วยยีนที่ดีเลิศ แต่การแต่งงานกันในวงศ์ญาตินั้นเสี่ยงเกินไปที่จะเลือกปฏิบัติ เพราะนอกจากจะทำให้ลูกที่เกิดมาอ่อนแอหรือถึงตายได้แล้ว ยังอาจทำให้ลักษณะเด่นบางประการหายไป และยังทำให้ความสมบูรณ์ของพันธุ์ลดต่ำลงได้ในรุ่นลูกรุ่นหลาน เป็นไปตามกฎแห่งพันธุกรรม ดังนั้นการเลือกชายที่มีความใกล้เคียงกับพ่อของเธอจึงเป็นทางออกที่สดใสกว่า เพราะนอกจากจะน่ายินดีที่ได้ยีนดีแล้ว ชายนอกตระกูลผู้นั้นยังน่าจะมียีนดีๆ อื่นๆ อยู่ในตัวอีกด้วย กลยุทธ์นี้ช่วยสร้างสมดุลระหว่างความเสี่ยงของการผสมนอกสายสัมพันธ์และความอันตรายของการผสมในสายสัมพันธ์ได้อย่างลงตัวที่สุด

 

บทส่งท้าย

 

 

    มีคน (คาดว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์) ให้นิยามของความรักว่า “ความรักเป็นปฏิกริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นภายในร่างกายเพื่อตอบสนองความต้องการทางพันธุกรรมกับอิทธิพลจากสิ่งแวดล้อม” ไม่ว่ารักจะเป็นอะไรก็ตามในความคิดของคน และแม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะสรรหาข้อเท็จจริงมากมายมาเฉลยปริศนาแห่งรักให้เรารู้ได้ เราก็ต้องเข้าใจอยู่เสมอว่ารักเกี่ยวพันกับสิ่งต่างๆ มากมาย ไม่ใช่แค่วิทยาศาสตร์ แต่ยังรวมถึงปัจจัยทางสังคม วัฒนธรรม รวมทั้งการเรียนรู้ด้วย ความรักเติบโตขึ้นพร้อมๆ กับเรา โดยประสบการณ์เป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้เรารู้จักเลือกที่จะรัก รู้จักหยุดเพื่อที่จะเริ่มใหม่ และรู้จักสร้างเงื่อนไขเพื่อให้ได้มาซึ่งการดำรงพันธุ์ที่เหมาะสม แม้ว่าปริศนาบางอย่างในโลกแห่งรักจะถูกไขกระจ่างโดยนักวิทยาศาสตร์ ก็ไม่ได้หมายความว่าต่อจากนี้ไปเราจะรักกันด้วยเทคโนโลยี การปล่อยให้ความรักดำเนินไปตามครรลองของมันน่าจะเป็นสิ่งที่ถูกต้องมากกว่า

 

 

แหล่งที่มา :

 

  1. http://www.bbc.co.uk

  2. http://www.economist.com


เอทานอล

ดร. ชุลีรัตน์ บรรจงลิขิตกุล

เอทานอลหรือเอทิล แอลกอฮอล์ (ethyl alcohol, C2H5OH) มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ และดูดซึมได้ดีและเร็วในทางเดินอาหาร โดยเฉพาะที่กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ แม้แต่การสูดเข้าทางลมหายใจก็สามารถดูดซึมได้อย่างรวดเร็วทางปอด เมื่อเอทานอลเข้าสู่กระแสเลือดแล้ว เกือบทั้งหมดจะถูกออกซิไดส์ที่ตับได้เป็นสารอะเซททาลดีไฮด์ (acetadehyde) ก่อน แล้วจะถูกออกซิไดส์ต่อไปจนเป็นคาร์บอน ไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ อัตราการออกซิไดส์จะขึ้นกับน้ำหนักตัวและเวลาที่ใช้ โดยจะไม่ขึ้นกับปริมาณของเอทานอลในเลือด

ใช้เป็นส่วนประกอบของสุรา เช่น วิสกี้ บรั่นดี และยาดอง เป็นต้น
เอทานอลมีฤทธิ์เฉียบพลันต่อร่างกาย

1. มีผลต่อระบบประสาทส่วนกลาง (central nervous system, CNS) ทำให้มีอาการง่วงซึม คลายความกังวล สูญเสียการทรงตัว ฯลฯ

2. มีผลต่อหัวใจ ทำให้กล้ามเนื้อหัวใจบีบตัวน้อยลง

3. มีผลทำให้กล้ามเนื้อเรียบ (smooth muscle) คลายตัว

เอทานอลมีฤทธิ์เรื้อรังต่อร่างกาย

1. มีผลทำลายระบบทางเดินอาหารและเนื้อเยื่อตับ ถึงขั้นเป็นโรคตับแข็งได้

2. มีผลต่อระบบประสาท ทำให้เกิดอาการความจำเสื่อม ตกใจง่ายใจสั่น และมีอาการทางโรคจิต เป็นต้น

3. ทำให้เกิดโรคโลหิตจาง ผู้ป่วยที่ดื่มติดต่อกันเป็นระยะเวลานาน จะทำให้เลือดออกทางกระเพาะอาหาร จึงป่วยเป็นโรคโลหิตจางชนิดอ่อน

4. มีผลต่อหัวใจและระบบไหลเวียนเลือด คือ ทำให้หัวใจเต้นผิดปกติ (arrhythmia) และเพิ่มความดันเลือด

5. มีผลทำให้ระบบต่อมไร้ท่อ เกลือแร่ น้ำ และอิเล็กโทรไลต์ ในร่างกายเกิดการเสียดุล

6. เพิ่มอัตราเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งที่ปาก หลอดอาหาร กล่องเสียงและตับ เป็นต้น

ระดับของเอทานอลในเลือดที่เริ่มก่อให้เกิดอาการ

1. ระหว่าง 50–100 มิลลิกรัม/เดซิลิตร ผู้ป่วยจะแสดงอาการ พูดมาก หน้าแดง ประสาทมีการตอบโต้ช้า และการมองเห็นไม่ค่อยดี

2. สูงกว่า 100 มิลลิกรัม/เดซิลิตร จะกดระบบประสาทส่วนกลางทำให้การตัดสินใจ และการมองเห็นภาพไม่ดี ประสาทจะเริ่มเสื่อม

3. ระดับ 300 มิลลิกรัม/เดซิลิตร ผู้ป่วยมักจะหมดสติ

4. สูงกว่า 500 มิลลิกรัม/เดซิลิตร ผู้ป่วยอาจตายได้

พิษของเอทานอลมีความสำคัญมาก เพราะนอกจากจะก่อให้เกิด ผลร้ายแก่ผู้ดื่มเองแล้วยังเป็นตัวก่อปัญหาในสังคมอีกด้วย โดยเป็นเหตุให้เกิดอุบัติเหตุและคดีความต่างๆ มากขึ้น เป็นต้น ดังนั้น เพื่อช่วยให้ตนเองเป็นผู้ที่มีสุขภาพดีและแข็งแรงทั้งยังช่วยลดปัญหาของสังคมควรจะหันมาดื่ม น้ำผลไม้แทนเครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์จะดีที่สุด


มารู้จักกับกาลักน้ำ

         เคยได้ยินคำว่า " กาลักน้ำ " กันบ้างไหม ในภาษาอังกฤษ เราหมายถึง siphon หรือ syphon เป็นวิธีการหนึ่งที่ทำให้ของเหลวไหล ได้อย่างต่อเนื่องจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำผ่านท่อ, หลอด หรือสาย โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าช่วย การทดลองต่อไปนี้จะช่วยให้เข้าใจหลักการเกี่ยวกับกาลักน้ำมากยิ่งขึ้น

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง :
1. หลอดดูดน้ำขนาดสั้น หรือหลอดชนิดงอได้
2. ถ้วยพลาสติกใสใส่น้ำ

วิธีทดลอง :
          1.พยายามดัด หรือพับหลอดดูดน้ำ ให้มีลักษณะโค้งงอเป็นรูปตัวยู ในขณะดัด หรือพับนั้นไม่ควรทำให้หลอดแตก อาจใช้หลอดดูดชนิดพิเศษที่มี ลักษณะโค้งงอก็จะสะดวกกว่า
          2.นำหลอดดูดน้ำนี้ลงไปในน้ำ จนน้ำเต็มหลอด หรือเติมน้ำให้เต็มหลอดก็ได้ 






         
        3.ยกปลายหลอดทั้งสองข้างขึ้นมาพร้อมกัน ใช้นิ้วปิดปลายหลอดข้างหนึ่งไว้ แล้วคว่ำให้ปลายหลอดเพียงข้างหนึ่งลงในถ้วยพลาสติกนี้ทันที





        4.สังเกตปริมาณน้ำในถ้วยพลาสติกว่าเป็นอย่างไร
         



         


          จากการทดลองจะพบว่า ปริมาณน้ำในถ้วยพลาสติกจะลดลง โดยไหลออกมานอกถ้วยผ่านหลอดดูด ทั้งนี้หากหลอดดูดมีความยาวจนถึง ก้นถ้วยพลาสติก ก็จะสามารถทำให้น้ำไหลออกจนหมดถ้วยพลาสติกได้
          การไหลของน้ำอย่างต่อเนื่องในหลอดดูด จากการทดลองนี้ เกิดขึ้นได้อย่างไร
          หลักการของกาลักน้ำ เกิดจาก แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว ( intermolecular force ) ดูดกันลงมาด้วยน้ำหนัก ของของเหลวภายในหลอด ( ของเหลวในการทดลองนี้ คือ น้ำ ) เมื่อของเหลวที่ปลายด้านหนึ่งไหลต่ำลงมาก็จะเกิดแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว ทำให้ของเหลวจากปลายหลอดด้านที่สูงกว่าไหลตามกันลงมา

         
















         

          ทั้งนี้ได้มีการทดลองในระบบสุญญากาศโดยสูบอากาศออกทำให้พบว่า กาลักน้ำยังคงสามารถทำงานได้ดังเดิม แสดงว่า กาลักน้ำไม่ได้อาศัยแรงดันอากาศ แต่อาศัยแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลและน้ำหนักของของเหลวนั่นเอง
          ประโยชน์ของการนำความรู้เกี่ยวกับกาลักน้ำมาใช้ เช่น การถ่ายน้ำจากตู้ปลาขนาดใหญ่โดยไม่ต้องออกแรงยกทั้งตู้ปลาเทน้ำทิ้ง หรือการถ่ายเทน้ำจากโอ่งน้ำ โดยใช้สายยางแทนหลอดดูด เป็นต้น

อ้างอิง: ปริศนาวิทยาศาสตร์ เล่ม 3 รศ. ลิขิต ฉัตรสกุล สำนักพิมพ์แม็ค, พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2525 ปรับปรุง: 3 มกราคม 2548


แชมพู

เรียบเรียงโดย :ไพศักดิ์ อนันต์นุกุล

     ในสมัยโบราณมีการนำเอาสิ่งของจากธรรมชาติ เช่น ใบไม้บางชนิด มาใช้ในการช่วยกำจัดสิ่งสกปรกจากเส้นผม นอกเหนือจากการใช้น้ำเพียงอย่างเดียว ต่อมามีการนำสบู่มาใช้ฟอกตัวก็ใช้ทำความสะอาดผมด้วย และได้พัฒนา รูปแบบของสบู่มาเป็นวัตถุเหลวที่ใช้สะดวกเรียกว่า “แชมพู” หรือ “แชมพูสบู่” แชมพูสบู่นี้เมื่อใช้กับน้ำกระด้าง แคลเซียมและแมกนี-เซียม ในน้ำกระด้างจะทำปฏิกิริยากับสบู่เกิดเป็นตะกอนที่ไม่ละลายน้ำ เรียกว่า ไคลสบู่ (soapscum)มีลักษณะเป็นขุยเหนียวสีเทาๆเกาะอยู่บนเส้นผม ทำให้ผมเหนียวเหนอะหนะ หวีไม่ออกเมื่อผมแห้งก็ดูหยาบกระด้าง ไม่มีเงา ต้องใช้น้ำส้มสายชูหรือน้ำผลไม้ประเภทส้ม เช่น มะกรูด มะนาว มะขาม ผสมน้ำราดหลังจากสระผม เพื่อละลายไคลสบู่ทำให้ผมสะอาด หรือแก้โดย การเติมสารที่ช่วยจับแคลเซียมหรือแมกนีเซียมลงในแชมพูด้วยสารพวกนี้ ได้แก่ พอลิฟอสเฟต (polyphosphate) หรือเกลือเอทิลีน ไดอามีนเตตระอะ-ซีเตต (ethylene-diamine tetra acetate) ในปี พ.ศ. 2473 ได้มีการสังเคราะห์สารทำความสะอาดแบบใหม่ ที่เรียกว่าสารซักฟอก (detergent) สารนี้ได้รับความนิยมสูง และได้นำมาใช้เป็นส่วนประกอบของแชมพูด้วย สารซักฟอกเป็นสารอินทรีย์เคมี ที่มีโครงสร้างซับซ้อน เมื่อใช้ทำแชมพูจะได้แชมพูที่มีประสิทธิภาพดีไม่มี ปัญหาเรื่องไคลสบู่ สารตัวนี้มีคุณสมบัติในการลดแรงตึงผิวระหว่างน้ำกับ ฝุ่นละออง หรือไขมันและความสกปรกอื่นๆ บนผิวของสิ่งที่เราต้องการ ทำความสะอาด ทำให้สารเหล่านั้นหลุดจากผิวเดิมลงไปอยู่ในน้ำได้ สารซักฟอกมีหลายชนิด บางชนิดไม่เหมาะสมที่จะนำมาทำแชมพูเพราะ เมื่อเข้าตาจะทำให้เกิดการระคายเคือง แสบตา และทำให้ตาเสียได้

     นอกจากส่วนประกอบที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ยังมีส่วนประกอบอื่นๆ อีกได้แก่

-การใส่สี เพื่อให้เหมาะสมกับชนิดของแชมพู และคำนึงถึงความ สวยงามน่าใช้ด้วย เช่น แชมพูไข่ก็จะเป็นสีเหลือง แชมพูที่มีส่วนผสมจากพืช ก็มักจะใส่สีเขียว เป็นต้น

-การเติมสารกันเสีย เพื่อป้องกันการเสียของส่วนผสมบางชนิด เช่น สารโปรตีนและป้องกันไม่ให้มีเชื้อจุลินทรีย์แปลกปลอมเกิดขึ้น เพราะแชมพู ที่ดีทุกชนิดจะต้องไม่มีเชื้อจุลินทรีย์ปะปนอยู่เลย

-การเติมสารที่ช่วยในการเพิ่มฟอง คนส่วนมากยังมีความรู้สึกว่า แชมพูที่มีฟองมากจะทำความสะอาดได้ดีกว่าแชมพูที่มีฟองน้อย แต่ที่จริงแล้ว ฟองไม่ได้มีส่วนในการทำความสะอาดแต่อย่างใด

-การปรับให้มีความหนืดที่เหมาะสม เพื่อความสะดวกในการเทใช้ หน้าที่ของสารในแชมพู

     หน้าที่หลักของแชมพูคือ การชะล้างเอาเศษฝุ่นละอองและน้ำมัน ส่วนเกินออกไปจากเส้นผมและหนังศีรษะ แต่ในวงการธุรกิจการค้ามีการ ผลิตแชมพูออกมาหลายประเภท บริษัทผู้ผลิตต่างก็เอาสารเคมีที่อ้างว่า มีประโยชน์ต่อสุขภาพผมใส่ผสมไปกับแชมพู แต่ที่จริงแล้วธรรมชาติของ หนังศีรษะของคนที่ปกติไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีเพื่อช่วยบำรุง เพราะอาจเกิดอาการแพ้ได้ เช่น การเติมพวกลาโนลิน บาลซัม หรือกระทั่งน้ำมันพืชสำหรับ สูตรผมแห้ง โดยที่หวังว่าน้ำมันปรับสภาพเหล่านี้จะไปหล่อเลี้ยงเส้นผม ให้ชุ่มชื้นอยู่เสมอ แต่หากลาโนลินหรือบาลซัมไม่สามารถไปชโลมส่วน ของเส้นผมชั้นนอก ที่เรียกว่า เคลือบผิวผม (cuticle) ของผมอย่างสมบูรณ์ สภาพที่ออกมาก็คือผมยุ่งเหยิง เคลือบผิวของผมจะเกิดรอยยับยู่ยี่ ผมจะหงิกงอไม่เรียบ หวีแล้วสะดุดบ่อย ไม่ราบรื่น และยังทำให้ผมด้าน ไม่สะท้อนแสง หรือไม่เป็นเงางามอย่างที่นิยมเรียกกัน สารเคมีประเภทด่างจะไปทำให้ผิวนอกของเคลือบผิวผมไม่เรียบ ส่วน สารที่เป็นกรดอ่อนๆ เช่น น้ำมะนาว จะช่วยให้ผิวนอกของเคลือบผิวผมเรียบ จากผลอันนี้ บริษัทผู้ผลิตหลายรายได้นำไปใช้ในการปรับสภาพความเป็นกรด ของแชมพู โดยการเติมกรดซิตริกเพื่อลดความเป็นด่างของแชมพู และให้เหมาะกับหนังศีรษะซึ่งมีสภาพเป็นกรดอ่อนๆ

     หลังจากสระผม ไขมันและฝุ่นละอองต่างๆ ที่เกาะอยู่จะถูกกำจัด ออกไป และเส้นผมจะมีประจุไฟฟ้าสถิตเป็นลบ ทำให้เส้นผมแต่ละเส้นเกิด แรงผลักดันกัน ทำให้ผมฟูและจัดทรงได้ยาก ดังนั้นจึงมีการใช้ครีมนวด (conditioner) ขึ้นมา ครีมนวดผมนี้จะทำให้เส้นผมไม่มีประจุ (neutralize) และ ชดเชยไขมันที่สูญเสียมากเกินไปจากการสระผม ครีมนวดผมบางชนิดมี ส่วนประกอบเป็นสารพวกโปรตีน และมีสารพวกพอลิเมอร์ที่จะทำหน้าที่ เกาะยึดกับเส้นผม แต่สารโปรตีนนี้จะมีผลต่อภายในเส้นผมน้อยมาก เพราะ ขีดจำกัดในการดูดซึมของเส้นผมนั่นเอง ครีมนวดผมจะเคลือบเส้นผม ทำให้เป็นเงาและจัดทรงได้ง่าย แชมพูบางชนิดมีการเติมส่วนประกอบ ที่ทำหน้าที่เช่นเดียวกับครีมนวดผมไว้ด้วย แชมพูชนิดนี้เรียกว่า แชมพู ปรับสภาพเส้นผม (conditioning shampoo) แชมพูขจัดรังแค (anti dandruff shampoo) เป็นแชมพูชนิดหนึ่งที่มี ความสำคัญในปัจจุบัน โดยมีส่วนประกอบที่สามารถกำจัดเชื้อแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของการเกิดรังแคได้ ส่วนประกอบนี้ได้แก่ zinc pyrithion, selenium sulfide, coal tar เป็นต้น แต่ตัวที่นิยมใช้กันมากที่สุดได้แก่ zinc pyrithion หรือบางทีภาษาในทางการค้าเรียก ZPT ส่วนแชมพูสำหรับเด็กนั้น นอกจากจะเป็นแชมพูที่อ่อนแล้ว ยังเติมสารที่ไม่ก่อให้เกิดอาการระคายเคืองเมื่อเข้าตาอีกด้วย

เส้นผมต้องการอาหารเสริมจริงหรือ

    เส้นผมเป็นเซลล์ที่ตายแล้วประกอบไปด้วยสารโปรตีน พวกเคราติน เช่นเดียวกับเล็บมือ เล็บเท้าที่ขดขมวดโมเลกุลกันเข้าเป็นเหมือนเส้นด้าย แบ่งเป็น 2 ชั้นใหญ่ๆ คือ ชั้นนอก เรียกว่า เคลือบผิวผม ลักษณะเหมือน เซลล์ที่เป็นเกล็ดซ้อนกันเป็นชั้นๆ เหมือนการมุงกระเบื้องเป็นตัวปกป้อง คุ้มภัยให้ผมชั้นในที่เรียกว่า คอร์เทกซ์ (cortex) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ยืดหยุ่น ได้ ประกอบไปด้วยเซลล์เม็ดสี (pigment) มากมาย ผมจะมีสีอะไรขึ้นอยู่กับ เซลล์เม็ดสีที่อยู่ในชั้นนี้ ซึ่งก็ต้องย้อนกลับไปถึงพันธุกรรมว่าเป็นอย่างไร อีกต่อหนึ่ง

     แชมพูที่สระผมโดยทั่วๆ ไปนั้น จะมีผลเฉพาะชั้นเคลือบผิวผมเท่านั้น ดังนั้นการสระผมบ่อยๆ จึงไม่มีผลเสียต่อเส้นผม แชมพูหลายชนิดที่มีส่วน ประกอบหรือโฆษณาว่ามีส่วนประกอบที่เป็นสารอาหารรวมอยู่ด้วยนั้น จะไม่ สามารถไปหล่อเลี้ยงเส้นผมที่ตายแล้วได้เลย ซึ่งการที่สารอาหารจะไปหล่อ เลี้ยงเส้นผมได้โดยการรับประทานอาหารที่มีประโยชน์เท่านั้น ดังนั้นจะเห็นว่า คนที่ขาดอาหารหรือสุขภาพไม่ดี ก็จะมีลักษณะของเส้นผมที่ไม่ดีตามไปด้วย แม้จะใช้ยารักษาเส้นผมมากมายอย่างไรก็ตามก็จะไม่ช่วยให้ดีขึ้นได้

    บริเวณโคนผมใต้หนังศีรษะจะมีต่อมไขมันซึ่งทำหน้าที่ผลิตไขมันออก มาเคลือบเส้นผม ทำให้ผิวเซลล์เกล็ดชั้นเคลือบผิวผมเรียบ ทำให้ผมเป็นเงา ถ้ามีไขมันน้อยเกินไปจะทำให้ผมแห้ง แต่ถ้ามีไขมันมากเกินไปจะทำให้ ฝุ่นละอองและแบคทีเรียมาเกาะตามเส้นผมและหนังศีรษะได้ง่าย

    สุขภาพของเส้นผมจะขึ้นกับสภาพของเคลือบผิวผม เมื่อผมยาว ออกมามากๆ เคลือบผิวผมจะแยกออกจากกันทำให้ผมแตกปลาย นอกจากนี้ยังมีสาเหตุอีกมากที่จะเป็นผลเสียต่อเส้นผม เป็นต้นว่าน้ำยาดัดผม ยาย้อมผม ความร้อนจากการดัดหรืออบผม การหวีหรือแปรงผมอย่างรุนแรงเกินไป โดนคลอรีนในสระว่ายน้ำหรือโดนแดดมากจนเกินไป แชมพูหลายๆ ชนิดจึงใส่ส่วนผสมบางอย่างที่ทำให้เส้นผมที่เสียกลับมีสภาพที่ดูดีขึ้น ส่วนผสมนี้อาจเป็นสารพวกไขมัน ซึ่งจะมาทดแทนไขมันตามธรรมชาติ ที่สูญเสียไป หรืออาจเป็นสารพวกโปรตีน ซึ่งจะเคลือบเส้นผม ทำให้ ดูหนาและนุ่มขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้เส้นผมที่แตกปลายกลับสู่สภาพ ที่ดีได้ชั่วคราว แต่วิธีการที่จะรักษาเส้นผมแตกปลายให้ได้ผลดีที่สุดคือตัดผม ส่วนที่แตกปลายนั้นออกเสีย

     จากหน้าที่หลักและองค์ประกอบต่างๆ ของแชมพูดังได้กล่าวมาแล้ว คงมีส่วนช่วยให้ตัดสินใจได้แล้วว่าจะเลือกแชมพูที่มีคุณสมบัติเช่นไร จึงจะเหมาะต่อสภาพผมบนศีรษะของแต่ละคน ถ้าใช้แชมพูยี่ห้อใดแล้ว มีความรู้สึกดีอยู่แล้ว ไม่มีอาการแพ้ต่อสารเคมีที่เป็นส่วนผสมอยู่ในแชมพูนั้นๆ ใช้แล้วไม่มีอาการผิดปกติเกิดขึ้นกับหนังศีรษะหรือเส้นผม เช่น คันศีรษะ ผมร่วง หรือมีรังแคมากขึ้น ก็ไม่มีความจำเป็นที่จะต้องเปลี่ยนไปใช้ยี่ห้อใหม่ๆ ตามคำโฆษณา ไม่จำเป็นว่าแชมพูราคาแพงๆ จะดูแลรักษาและทำความสะอาดเส้นผมได้เกลี้ยงเกลากว่าแชมพูราคาถูกๆ นักจิตวิทยากล่าวว่า การเลือกใช้แชมพูราคาแพงเป็นการตอบสนองความต้องการทางด้าน จิตใจมากกว่าความต้องการของเส้นผม

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย
เทคโนธานี ถ.เลียบคลองห้า ต.คลองห้า อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120 ประเทศไทย
โทรศัพท์ 0-2577-9000
โทรสาร 0-2577-9009

196 พหลโยธิน จตุจักร กรุงเทพมหานคร 10900
โทร. 0-2579-1121..30,0-2579-5515,0-2579-0160,0-2579-8533
โทรสาร. 0-2561-4771,0-2579-8533 เทเลกซ์. 21392 TISTR TH
เว็บไซด์ : http://www.tistr.or.th/
E-mail: hotline@tistr.or.th

กระทรวงวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี

ถนนพระราม 6 เขตราชเทวี กรุงเทพฯ 10400
โทรศัพท์ : 0-2246-0064 , 0-2640-9600
โทรสาร: 0-2246-8106
เว็บไซด์ : http://www.most.go.th/
อีเมล์ : helpdesk@most.go.th


 

1

 

 

 

คำคม

จาก Reader' Digest  พฤษภาคม 51




นิวทริโน (neutrino)่

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

อนุภาคมูลฐานที่มีมวลน้อยมาก เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง มีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง สมบัติเหล่านี้ทำให้นิวทริโนทะลุผ่านสสารแม้หนามาก ๆ ได้ดี โดยไม่ไปกระทบและเกิดปฏิสัมพันธ์กับอะตอม หรือโมเลกุลของสสารที่ทะลุผ่านไป เช่น นิวทริโนมีวิถีเสรีเฉลี่ย (mean free path) ในน้ำเท่ากับ 10 เท่าของระยะทาง ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ กล่าวคือ เมื่อนิวทริโนทะลุผ่านเข้าไปในน้ำในระยะทางดังกล่าว นิวทริโนจึงมีโอกาสชนกับโมเลกุลของน้ำสักครั้งหนึ่ง ดังนั้นการตรวจหานิวทริโนจึงกระทำได้ยากมาก นอกจากนี้นิวทริโนยังเป็นอนุภาคสามัญที่สุดในจักรวาล โดยมีจำนวนมากกว่าอนุภาคที่รู้จักกันทั่วไปคือ อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน ถึงหนึ่งหมื่นล้านเท่าตัว
นิวทริโน
องค์ประกอบ อนุภาคมูลฐาน
ตระกูล เฟร์มิออน
กลุ่ม เลปตอน
ปฏิสัมพันธ์ ชนิดอ่อน และ ความโน้มถ่วง
ปฏิยานุภาค แอนตินิวทริโน (มีทฤษฎีหนึ่งเชื่อว่ามันเหมือนกันทุกประการกับนิวทริโน )
ทฤษฎี เสนอโดย โวล์ฟกัง เพาลี(Wolfgang Pauli) ค.ศ. 1930
ค้นพบ ค้นพบโดย ไคลด์ โคแวน (Clyde Cowan) เฟรเดอริก ไรนส์ (Frederick Reines) เอฟ.บี. แฮริสัน (F. B. Harrison) เอช.ดับเบิลยู. ครูส (H. W. Kruse) และ เอ.ดี. แมกไกวร์ (A. D. McGuire) .ค.ศ. 1956
สัญลักษณ์ ?e, ?? และ ??
จำนวนชนิด 3 ชนิด คือ อิเล็กตรอนนิวทริโน มิวออนนิวทริโน เทานิวทริโน
ประจุไฟฟ้า 0
ประจุสี 0
สปิน 1/2
นิวทริโนมีสปินเท่ากับ ? หรือ (จึงอยู่ในตระกูลเฟร์มิออน) และอยู่ในกลุ่มเลปตอนที่มีประจุไฟฟ้าเป็นกลางด้วย ซึ่งจะไม่มีปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์ชนิดเข้มชนิดเข้มหรือกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จะมีปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์ชนิดอ่อนและมีปฏิสัมพันธ์กับแรงความโน้มถ่วง นิวทริโนมี 3 ชนิดหรือเฟลเวอร์ (flavor) ตามชนิดของอนุภาคเลปตอนนั่นเอง แล้วแต่ว่ามันเกิดขึ้นพร้อมกับอนุภาคชนิดใด ได้แก่ อิเล็กตรอนนิวทริโน (electron neutrino) มิวออนนิวทริโน (muon neutrino) และเทานิวทริโน (tau neutrino) ซึ่งแต่ละชนิดก็มีปฏิสสารหรือ แอนติ-นิวทริโน (anti-neutrino) ของนิวทริโนแต่ละชนิดด้วย

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเมื่อตอนที่จักรวาลถือกำเนิดที่เรียกว่าบิกแบง (big bang) นั้น มีนิวทริโนเกิดขึ้นมาด้วยและแผ่ซ่านออกไปอยู่ทั่วจักรวาล ต่อมาเมื่อจักรวาลเย็นลงนิวทริโนก็ยังเกิดได้อีกจากการเกิดซูเปอร์โนวา การชนกันของดาวนิวตรอน รวมทั้งจากปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส (nuclear fusion) ที่เกิดอยู่บนดวงอาทิตย์ และแม้แต่การสลายให้อนุภาคบีตาของสารกัมมันตรังสีในธรรมชาติบนพื้นโลก เหล่านี้ล้วนเป็นแหล่งกำเนิดของนิวทริโนทั้งสิ้น โดยจัดเป็นนิวทริโนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ นอกจากนี้ยังมีนิวทริโนที่มนุษย์ผลิตขึ้น โดยเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และเครื่องเร่งอนุภาคบางชนิด เป็นต้น

 
 
ช่วงพลังงานและแหล่งกำเนิด (ตามธรรมชาติและที่มนุษย์ผลิตขึ้น) ของนิวทริโน
นิวทริโนเป็นผลผลิตสำคัญของซูเปอร์โนวา เนื่องจากซูเปอร์โนวามีสสารมารวมกันมหาศาล อยู่ภายในปริมาตรที่จำกัดและมีอุณภูมิสูงมาก ดังนั้นสสารเหล่านี้จึงอยู่ในสถานะพลาสมา (plasma) ทีมีความหนาแน่นสูง โดยสามารถประมาณเป็นความดัน ที่แกนของซูเปอร์โนวาสูงมากถึง 1014 กรัม/ตารางเซนติเมตร อิเล็กตรอนก็เป็นสสารหนึ่งด้วยในซูเปอร์โนวา และก็ถูกบีบอยู่ในปริมาตรจำกัดเช่นกัน ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้มีโมเมนตัมสูงมาก จนเคลื่อนวนด้วยความเร็วสูง แต่เนื่องจากตามหลักการกีดกันของเพาลี (Pauli exclusion principle) โมเมนตัมของอิเล็กตรอนเหล่านี้จะไม่เท่ากันหมด แต่จะมากน้อยต่างกันไปตามสถานะควอนตัมเรียกว่ามีสภาพซ้อนสถานะ (degeneracy) ซึ่งในสภาพถูกจำกัดพลังงานไว้นี้บวกกับการถูกจำกัดปริมาตร จึงมีอิเล็กตรอนส่วนเกินไปเกิดการรวมตัวกับโปรตอน แปรเป็นนิวตรอนและอิเล็กตรอนนิวทริโนได้ ซึ่งพลังงานส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในซูเปอร์โนวา ก็แผ่เป็นรังสีออกไป ในรูปของการระเบิดอย่างรุนแรงและปล่อยนิวทริโนออกมานี้เอง

สำหรับนิวทริโนที่เกิดบนดวงอาทิตย์นั้น เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์หลอมนิวเคลียสของไฮโดรเจน (ซึ่งก็คือ โปรตอน) นั่นเอง ปฏิกิริยาที่เกิดค่อนข้างจะซับซ้อนเรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน-โปรตอน กล่าวโดยสรุปก็คือโปรตอน 4 อนุภาคหลอมรวมกันเป็นนิวเคลียสฮีเลียมซึ่งมีโปรตอน 2 อนุภาคกับนิวตรอนอีก 2 อนุภาค และมีการปล่อยอิเล็กตรอนนิวทริโนออกมาด้วย 1 อนุภาค โดยในแต่ละวินาที ดวงอาทิตย์จะปล่อยอิเล็กตรอนนิวทริโนออกมา 100 ล้านล้านล้านล้านล้านล้านอนุภาค ดวงอาทิตย์จึงเป็นแหล่งผลิตนิวทริโนใหญ่ ที่ปล่อยนิวทริโนออกมาตลอดเวลา และผ่านทะลุโลกกับวัตถุต่าง ๆ บนโลกไป โดยในแต่ละวินาที มีอิเล็กตรอนนิวทริโนจากดวงอาทิตย์มากกว่า 5 ล้านล้านอนุภาค กำลังผ่านทะลุร่างกายของแต่ละคนไป

ซูเปอร์โนวา
ปฏิกิริยา “ลูกโซ่โปรตอน-โปรตอน” ที่เกิดบนดวงอาทิตย์
การตรวจหานิวทริโนจากดวงอาทิตย์ในระยะแรก ๆ สามารถพบได้เพียง 1 ใน 3 หรืออย่างมากเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณที่คาดไว้ ทั้งนี้เนื่องจากนิวทริโนไม่ค่อยจะคงตัวและมีสมบัติอีกประการหนึ่งคือ การแกว่งกวัด (oscillation) โดยขณะที่นิวทริโนเคลื่อนที่ไปก็เกิดการแปรเฟลเวอร์กลับไปกลับมาในระหว่างทั้ง 3 เฟลเวอร์ไปด้วย ซึ่งอุปกรณ์ตรวจหาในระยะแรกนั้นสามารถตรวจหาได้เฉพาะอิเล็กตรอนนิวทริโน การตรวจหานิวทริโนจากดวงอาทิตย์จึงน้อยกว่าที่คาดไว้
การแกว่งกวัดของนิวทริโนเกิดการแปรเฟลเวอร์กลับไปกลับมาในระหว่างทั้ง 3 เฟลเวอร์
แหล่งกำเนิดของนิวทริโนตามธรรมชาติอีกแหล่งนึ่ง ก็คือ เมื่อรังสีคอสมิกซึ่งมีพลังงานสูง มากระทบกับนิวเคลียสของอะตอม และโมเลกุลต่าง ๆ ในบรรยากาศของโลก ก่อเกิดเป็นอนุภาคมากมาย ที่สาดลงสู่โลกเหมือนกับละอองฝน (shower) อนุภาคเหล่านี้จำนวนมากไม่คงตัว และเกิดการสลายกัมมันตรังสี โดยปล่อยนิวทริโนออกมาด้วย เรียกว่า นิวทริโนในบรรยากาศ (atmospheric neutrino)

นิวทริโนจากพื้นโลก (geoneutrino) เป็นผลมาจากรังสีในธรรมชาติ เกิดจากการสลายของอนุกรมกัมมันตรังสีหลัก ๆ ได้แก่ อนุกรมยูเรเนียม-238 อนุกรมทอเรียม-236 รวมทั้งอนุกรมโพแทสเซียม-40 ซึ่งนิวทริโนที่เกิดขึ้นมีทั้ง อิเล็กตรอนนิวทริโนและแอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโน กล่าวคือ เมื่อโปรตอนสลายแปรเป็นนิวตรอนก็จะให้อิเล็กตรอนนิวทริโนออกมา ( ) หรืออีกแบบหนึ่งเกิดในทางกลับกันเมื่อนิวตรอนสลายแปรเป็นโปรตอนก็จะให้แอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโนออกมา

 
 
การสลายของนิวตรอนโดยแปรไปเป็นโปรตอนและให้แอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโน
นิวทริโนจากพื้นโลกที่มิได้เกิดตามธรรมชาติก็คือ เกิดจากปฏิกิริยาแบ่งแยกนิวเคลียส ภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ และยังเป็นตัวหลัก ของต้นกำเนิดนิวทริโน ที่มนุษย์ผลิตขึ้นด้วย โดยเมื่อเกิดการแบ่งแยกนิวเคลียส นิวไคลด์ลูกที่เป็นชิ้นส่วนการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission fragments) ที่มีนิวตรอนมากเกิน จะเกิดการสลายให้อนุภาคบีตา และปล่อยแอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโนออกมา ซึ่งไอโซโทปหลัก 4 ชนิดในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ทำให้เกิดแอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโนก็คือ ยูเรเนียม-235 ยูเรเนียม-238 พลูโทเนียม-239 และพลูโทเนียม-241 โดยเฉลี่ยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งหนึ่ง ๆ จะปล่อยแอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโน 1,020 อนุภาคต่อวินาที
 
 
การตรวจหาแอนติ-อิเล็กตรอนนิวทริโนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กระทำในระดับใต้พื้นดิน
ต้นกำเนิดนิวทริโนที่มนุษย์ผลิตขึ้นอื่น ๆ นอกจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แล้ว ก็คือ เครื่องเร่งอนุภาคพายออน (pion) หรือเคออน (kaon) และปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในลูกระเบิดนิวเคลียร์

เพราะว่าภาคตัดขวางของปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์ชนิดอ่อน มีค่าต่ำมาก นิวทริโนจึงสามารถผ่านทะลุสสาร โดยแทบไม่มีการกีดขวาง สำหรับนิวทริโนชนิดที่เกิดบนดวงอาทิตย์ ที่มีพลังงาน 2-3 เมกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) ต้องใช้ตะกั่วหนาเท่ากับระยะทาง 1 ปีแสง (ราว 1016 เมตร) จึงจะกันนิวทริโนไว้ได้ครึ่งหนึ่ง ดังนั้นการตรวจหานิวทริโนจึงเป็นเรื่องท้าทาย ต้องใช้ปริมาตรขนาดใหญ่ในการตรวจหา หรือต้องใช้ลำนิวทริโนสังเคราะห์ที่มีความเข้มสูง เช่น หอสังเกตการณ์ใต้ดินซูเปอร์-คะมิโอะคันเดะ (Super-Kamiokande หรือ Super-K) ประเทศญี่ปุ่น ตั้งอยู่ในเหมืองใต้ดินและใช้ถังทรงกระบอกบรรจุน้ำบริสุทธิ์ถึง 50,000 ตันล้อมรอบด้วยหัววัดแสงจำนวน 11.200 หัว สำหรับดักอนุภาคนิวทริโนที่ผ่านเข้ามา ซึ่งจะทำให้เกิดรังสีเชอเรนคอฟในน้ำ เห็นเป็นวงแหวน มีขนาดและทิศทางแตกต่างกัน ตามแต่ระดับพลังงานและทิศทางที่นิวทริโนหลุดเข้ามา

(ซ้าย) แผนภาพเค้าร่างของซูเปอร์-เค (ขวา) ภายในซูเปอร์-เค เติมน้ำไว้ครึ่งหนึ่ง
 
  วงแหวนเชอเรนคอฟของอิเล็กตรอนนิวทริโนที่เกิดในซูเปอร์-เค
การตรวจหานิวทริโนยังมีอีกหลายวิธีและกระทำกันอีกในหลาย ๆ แห่ง เช่น ที่ Sudbury Neutrino Observatory (SNO) ในประเทศแคนาดาศึกษาแกนของดวงอาทิตย์ และ ในสหรัฐอเมริกามีที่เออร์วินมิชิแกนบรูกเฮเวน (Irvine Michigan Brookhaven หรือ IMB) และที่เฟร์มิแลบ (Fermilab) ซึ่งศึกษาด้วยหลายวิธีการ เช่น MiniBooNE (Booster Neutrino Experiment) และ MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) รวมทั้งที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN)

สาเหตุที่มีความสนใจตรวจหานิวทริโนกันมาก ก็เพราะนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า นิวทริโนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ ข้างต้น ได้นำข้อมูลของแหล่งกำเนิดนั้น ๆ มาด้วยโดยไม่ถูกบิดเบือน เพราะว่ามันแทบไม่เกิดปฏิสัมพันธ์ใด ๆ กับอะไรเลย ต่างกับการศึกษาแสงหรือคลื่นวิทยุจากอวกาศ ซึ่งสามารถถูกบิดเบือนจากสิ่งต่าง ๆ ตลอดทางที่มันผ่านมา

 
 
 

รอบรู้เรื่องทองคำ ราชาแห่งโลหะ


Rheology  รีโอโลยี  ศาสตร์ที่สัมผัสได้

 


จากดวงคนถึงดวงดาว

{mospagebreak}

หน้า 2

{mospagebreak}

หน้า 3

{mospagebreak}

หน้า 4


 

จุดเปลี่ยนระบบสุริยะ สถานภาพใหม่ของดาวพลูโต

{mospagebreak}

หน้า 2

{mospagebreak}

หน้า 3

{mospagebreak}

หน้า 4

{mospagebreak}

หน้า 5


กัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อม (Radioactivity in Environment)
 
เราอาศัยอยู่บนโลก ที่มีกัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อมอยู่ทั่วไป ส่วนใหญ่เป็นรังสี ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ (Natural occurring radiation) และบางส่วนเกิดขึ้นจาก กิจกรรมของมนุษย์ (Man made radiation) ต้นกำเนิดของ กัมมันตภาพรังสี ในสิ่งแวดล้อม แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่
  1. กัมมันตภาพรังสีจากพื้นโลก ซึ่งมาจากแร่ธาตุต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบของโลก โดยมีมาตั้งแต่ โลกถือกำเนิดขึ้นมาแล้ว มีนิวไคลด์กัมมันตรังสี หรือธาตุที่ให้รังสี ที่พบในธรรมชาติกว่า 60 ชนิด เป็นต้นกำเนิดที่สำคัญ ของรังสีที่เราได้รับในแต่ละวัน
  2. กัมมันตภาพจากรังสีคอสมิก เกิดจากรังสีคอสมิก ที่มาจากนอกโลก และปฏิกิริยาระหว่าง รังสีคอสมิก กับธาตุที่อยู่ในบรรยากาศของโลก
  3. กัมมันตภาพรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้น เกิดขึ้นเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์ ซึ่งมีสัดส่วนที่ค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับผลรวมของปริมาณรังสีทั้งหมดในธรรมชาติ
  • ธาตุที่มีกัมมันตภาพรังสี เราเรียกว่า ไอโซโทปกัมมันตรังสี หรือ นิวไคลด์กัมมันตรังสี นิวไคลด์รังสี หรืออาจเรียกเพียง นิวไคลด์ ซึ่งมีการตรวจพบแล้วมากกว่า 1,500 นิวไคลด์ เรามักใช้สัญลักษณ์ ของนิวไคลด์ โดยแสดง สัญลักษณ์ของธาตุ และเลขมวล เช่น ไอโซโทปรังสี ของไฮโดรเจน ได้แก่ ตริเตียม มีเลขมวล 3 เขียนแทนด้วย H-3 หรือ 3H หรือไอโซโทปรังสี ของยูเรเนียม ซึ่งมีเลขมวล 235 เขียนแทนด้วย U-235 หรือ 235U
    • นิวไคลด์รังสี พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ ในอากาศ ในน้ำ ในดิน รวมทั้งในตัวคนเราด้วย เนื่องจากร่างกายของเรา ประกอบด้วยแร่ธาตุ ซึ่งได้รับมาจากสิ่งแวดล้อม แต่ละวัน เรารับประทานอาหาร ดื่มน้ำ สูดหายใจ เอานิวไคลด์รังสี ที่มีอยู่ในอาหาร ในน้ำ และในอากาศเข้าไป
    • กัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ พบได้ทั่วไปในดินและหิน ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเปลือกโลก ในน้ำ ในมหาสมุทร และในวัสดุก่อสร้างที่เรานำมาทำบ้าน ในโลกนี้จึงไม่มีที่ไหน ที่เราจะอยู่โดยไม่มีรังสี
ปริมาณรังสีเฉลี่ยที่ประชากรในสหรัฐอเมริกาได้รับ ประมาณ 3600 มิลิซีเวิร์ท(mSv)ต่อปี แบ่งออกเป็น
ต้นกำเนิดรังสี
ปริมาณรังสีที่ได้รับต่อปี (mSv/y)
จากการหายใจ (แกสเรดอนและนิวไคลด์จากการสลายตัว)
2000
นิวไคลด์รังสีอื่นที่เข้าสู่ร่างกาย
390
รังสีจากพื้นโลก
280
รังสีคอสมิก
270
กัมมันตภาพรังสีจากไอโซโทปที่เกิดจากรังสีคอสมิก
10
กัมมันตภาพจากต้นกำเนิดรังสีในธรรมชาติอื่น ๆ
3000
กัมมันตภาพจากต้นกำเนิดรังสีที่มนุษย์ผลิตขึ้นรวม
600
รวม
3600

  • ตามตารางที่แสดงด้านบน ปริมาณรังสีที่ได้รับต่อปี ร้อยละ 82 มาจากรังสีในธรรมชาติ ซึ่งส่วนมากมาจากแกสเรดอน อีกร้อยละ 18 ส่วนใหญ่ได้รับรังสีทางการแพทย์ จากรังสีวินิจฉัย หรือรังสีรักษา และน้อยกว่าร้อยละ 1 มาจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และฝุ่นกัมมันตรังสี
  • นิวไคลด์รังสีจากพื้นโลก มีมาตั้งแต่กำเนิดของโลกและจักรวาล ส่วนใหญ่มีอายุที่ยาวมาก โดยทั่วไป มีครึ่งชีวิต หลายร้อยล้านปี นิวไคลด์รังสี ที่มีการสลายตัวมา นานเกินกว่า 30 เท่าของครึ่งชีวิต จะตรวจไม่พบแล้ว นิวไคลด์รุ่นหลัง หรือนิวไคลด์ที่เกิดขึ้น จากนิวไคลด์รังสีที่มีอายุยาว จะตรวจพบได้ชัดเจน ซึ่งแสดงบางส่วน อยู่ในตารางนิวไคลด์รังสีจากพื้นโลก
นิวไคลด์รังสีตั้งต้นของต้นกำเนิดรังสีในธรรมชาติ
นิวไคลด์
สัญลักษณ์
ครึ่งชีวิต
กัมมันตภาพหรือปริมาณ
ยูเรเนียม-235
235U
7.04x108 ปี
0.72% ของยูเรเนียมธรรมชาติ
ยูเรเนียม-238
238U
4.47x109 ปี
99.2745% ของยูเรเนียมธรรมชาติ ยูเรเนียมมีอยู่ในหินทั่วไปประมาณ 0.5-4.7 ppm
ทอเรียม-232
232Th
1.41x1010 ปี
มีทอเรียมในหินทั่วไป 1.6-20 ppm และมีบนเปลือกโลกประมาณ 10.7 ppm
เรเดียม-226
226Ra
1.60x103 ปี
0.42 pCi/g (16 Bq/kg)ในหินปูน และ 1.3 pCi/g (48 Bq/kg) ในหินแกรนิต
เรดอน-222
222Rn
3.28 วัน
เป็นแกสเฉื่อย; มีกัมมันตภาพรังสีเฉลี่ยต่อปี ใน USA 0.016 pCi/L (0.6 Bq/m3) ถึง 0.75 pCi/L (28 Bq/m3)
โปแตสเซียม-40
40K
1.28x109 ปี
กัมมันตภาพรังสีจากดิน 1-30 pCi/g (0.037-1.1 Bq/g)
  • บางนิวไคลด์ เช่น ทอเรียม-232 มีการสลายตัวเป็นทอด ๆ ก่อนจะเป็นนิวไคลด์เสถียร ทำให้มีหลายนิวไคลด์ อยู่ในอนุกรมของการสลายตัว ที่เริ่มต้นด้วยทอเรียม-232
232Th > 228Ra > 228Ac > 228Th > 224Ra > 220Rn > 216Po > 212Pb > 212Bi > 212Po > 208Pb (stable)
  • นิวไคลด์รังสีที่อยู่บนพื้นโลก ตัวอื่น ๆ ได้แก่ 50V, 87Rb, 113Cd, 115In, 123Te, 138La, 142Ce, 144Nd, 147Sm, 152Gd, 174Hf, 176Lu, 187Re, 190Pt, 192Pt, 209Bi.

รังสีที่คนผลิตขึ้นมา
  • มีการนำสารกัมมันตรังสีมาใช้งาน กว่าหนึ่งร้อยปีมาแล้ว ทำให้กัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อมสูงขึ้น แต่น้อยมาก เมื่อเทียบกับ ปริมาณรังสีทั้งหมด และเนื่องจากส่วนใหญ่มีอายุสั้น ทำให้มีปริมาณลดลงเป็นอย่างมาก ตั้งแต่ระงับการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ นิวไคลด์เหล่านี้ เป็นบางส่วนที่ถูกผลิตขึ้นมา
นิวไคลด์รังสีที่ถูกผลิตขึ้นมา
นิวไคลด์
สัญลักษณ์
ครึ่งชีวิต
ต้นกำเนิด
ตริเตียม
3H
12.3 ปี ผลิตจากการทดลองอาวุธ หรือเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู โรงงานสกัดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ หรือโรงงานผลิตอาวุธนิวเคลียร์
ไอโอดีน-131
131I
8.04 วัน เป็นผลผลิตฟิชชัน สกัดจากไอโซโทปที่เกิดขึ้นจากการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หรือจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู นำมาใช้รักษาโรคเกี่ยวกับต่อมไทรอยด์
ไอโอดีน-129
129I
1.57x107 ปี เป็นผลผลิตฟิชชัน สกัดจากไอโซโทปที่เกิดขึ้นจากการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หรือจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู
ซีเซียม-137
137Cs
30.17 ปี เป็นผลผลิตฟิชชัน สกัดจากไอโซโทปที่เกิดขึ้น จากการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หรือจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู
สตรอนเชียม-90
90Sr
28.78 ปี เป็นผลผลิตฟิชชัน สกัดจากไอโซโทปที่เกิดขึ้น จากการทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หรือจากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู
เทคนิเชียม-99
99Tc
2.11x105 ปี ผลิตขึ้น จากการสลายตัวของไอโซโทปรังสี 99Mo ใช้ทางการแพทย์ สำหรับงานรังสีวินิจฉัย
พลูโตเนียม-239
239Pu
2.41x104 ปี ผลิตจากการยิงนิวเคลียสของ ยูเรเนียม-238 ด้วยนิวตรอน
238U + n > 239U > 239Np + b
> 239Pu + b

รูปแบบบางชนิดของกัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ

กัมมันตภาพรังสีจากดิน
  • กัมมันตภาพรังสีต่อปริมาตรที่ตรวจพบในดิน ขึ้นกับชนิดของดิน ชนิดและปริมาณแร่ธาตุ รวมทั้งความหนาแน่นของดิน
  • ในดินพื้นที่ 1 ตารางไมล์ ความลึก 1 ฟุต คิดเป็นปริมาตร 7.894x105 m3 แสดงผลการคำนวณอยู่ในตารางด้านล่าง โดยใช้ค่าความหนาแน่น ประมาณ 1.58 g/cm3
กัมมันตภาพรังสีในธรรมชาติ ของดินในพื้นที่ 1 ตารางไมล์ ความลึก 1ฟุต
นิวไคลด์รังสี
กัมมันตภาพ
ที่ใช้คำนวณ
ปริมาณ
ของนิวไคลด์
กัมมันตภาพรังสี
ของทั้งปริมาตร
ยูเรเนียม 0.7 pCi/g (25 Bq/kg) 2,200 kg 0.8 curies (31 GBq)
ทอเรียม 1.1 pCi/g (40 Bq/kg) 12,000 kg 1.4 curies(52 GBq)
โปแตสเซียม 40 11 pCi/g (400 Bq/kg) 2000 kg 13 curies (500 GBq)
เรเดียม 1.3 pCi/g (48 Bq/kg) 1.7 g 1.7 curies (63 GBq)
เรดอน 0.17 pCi/g (10 kBq/m3) soil 11 mg 0.2 curies (7.4 GBq)

รวม

    >17 curies (>653 GBq)


กัมมันตภาพรังสีจากมหาสมุทร

น้ำทั้งหมดในโลก รวมทั้งน้ำทะเล มีนิวไคลด์กัมมันตรังสีอยู่
ตารางด้านล่าง แสดงค่าที่คำนวณโดยใช้ปริมาณน้ำในมหาสมุทร จาก World Almanac ปี 1990

แปซิฟิก = 6.549 x 1017 m3
แอตแลนติก = 3.095 x 1017 m3

รวม = 1.3 x 1018 m3

กัมมันตภาพที่ใช้ ในตาราง ได้มาจากข้อมูลในปี 1971 ของ Radioactivity in the Marine

กัมมันตภาพรังสีจากมหาสมุทร
นิวไคลด์
กัมมันตภาพที่ใช้คำนวณ
กัมมันตภาพของ
มหาสมุทรแปซิฟิก
กัมมันตภาพของ
มหาสมุทรแอตแลนติก
รวม
ยูเรเนียม
0.9 pCi/L
(33 mBq/L)
6x108 Ci
(22 EBq)
3x108 Ci
(11 EBq)
1.1x109 Ci
(41 EBq)
โปแตสเซียม-40
300 pCi/L
(11 Bq/L)
2x1011 Ci
(7400 EBq)
9x1010 Ci
(3300 EBq)
3.8x1011 Ci
(14000 EBq)
ตริเตียม
0.016 pCi/L
(0.6 mBq/L)
1 x 107 Ci
(370 PBq)
5 x 106 Ci
(190 PBq)
2 x 107 Ci
(740 PBq)
คาร์บอน-14
0.135 pCi/L
(5 mBq/L)
8 x 107 Ci
(3 EBq)
4 x 107 Ci
(1.5 EBq)
1.8 x 108 Ci
(6.7 EBq)
รูบิเดียม-87
28 pCi/L
(1.1 Bq/L)
1.9 x 1010 Ci
(700 EBq)
9 x 109 Ci
(330 EBq)
3.6 x 1010 Ci
(1300 EBq)
 
กัมมันตภาพรังสีในอาหาร

อาหารทุกชนิด จะมีกัมมันตภาพรังสีอยู่เล็กน้อย นิวไคลด์รังสีที่พบได้ทั่วไปในอาหาร ได้แก่ โปแตสเซียม-40 เรเดียม-226 ยูเรเนียม-238 และไอโซโทปที่อยู่ในอนุกรมของยูเรเนียม ตารางด้านล่าง แสดงปริมาณ 40K และ 226Ra ในอาหารปกติ

กัมมันตภาพรังสีในอาหาร
อาหาร
40K (pCi/kg)
226Ra (pCi/kg)
กล้วย
3,520
1
เบียร์
390
-
ถั่วบราซิล
5,600
1,000-7,000
เนื้อแดง
3,000
0.5
แครอท
3,400
0.6-2
ถั่วลิมา
4,640
2-5
มันฝรั่ง
3,400
1-2.5
น้ำดื่ม
-
0-0.17


กัมมันตภาพรังสีภายในร่างกาย

ร่างกายคนเราประกอบด้วยสารอินทรีย์ ซึ่งมีสารเคมีหลายชนิด รวมทั้งมีนิวไคลด์รังสีอยู่ด้วย หลายชนิดอยู่ในน้ำดื่มและอาหาร ที่เรารับประทานเข้าไปทุกวัน ในตารางต่อไปนี้เป็นปริมาณของนิวไคลด์รังสี คำนวณโดยใช้น้ำหนักร่างกายผู้ใหญ่ ขนาด 70,000 กรัม

กัมมันตภาพรังสีภายในร่างกาย
นิวไคลด์
มวลของนิวไคลด์
ภายในร่างกาย
กัมมันตภาพของนิวไคลด์
ภายในร่างกาย
ปริมาณนิวไคลด์ในอาหาร
ที่รับประทานต่อวัน
ยูเรเนียม
90 mg
30 pCi (1.1 Bq)
1.9 mg
ทอเรียม
30 mg
3 pCi (0.11 Bq)
3 mg
โปแตสเซียม-40
17 mg
120 nCi (4.4 kBq)
0.39 mg
เรเดียม
31pg
30 pCi (1.1 Bq)
2.3 pg
คาร์บอน-14
95 mg
0.4 mCi (15 kBq)
1.8 mg
ตริเตียม
0.06 pg
0.6 nCi (23 Bq)
0.003 pg
โปโลเนียม
0.2 pg
1 nCi (37 Bq)
~0.6 mg
  • นิวไคลด์รังสีทุกชนิดในสิ่งแวดล้อม สามารถพบได้ภายในร่างกาย
  • ค่าของปริมาณรังสีที่ได้รับในแต่ละปี ส่วนหนึ่งจึงมาจากต้นกำเนิดรังสีภายในตัวเรา


กัมมันตภาพรังสีจากวัสดุก่อสร้าง

  • วัสดุก่อสร้างมีส่วนประกอบ เช่นเดียวกับดินและหิน ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเปลือกโลก ทำให้มีไอโซโทปกัมมันตรังสีปะปนอยู่ ตารางด้านล่างเป็นระดับของยูเรเนียม ทอเรียม และโปแตสเซียมในวัสดุก่อสร้างทั่วไป
ปริมาณยูเรเนียม ทอเรียม และโปแตสเซียมในวัสดุก่อสร้าง
 
Uranium
Thorium
Potassium
Material
ppm
mBq/g(pCi/g)
ppm
mBq/g (pCi/g)
ppm
mBq/g (pCi/g)
Granite
4.7
63 (1.7)
2
8 (0.22)
4.0
1184 (32)
Sandstone
0.45
6 (0.2)
1.7
7 (0.19)
1.4
414 (11.2)
Cement
3.4
46 (1.2)
5.1
21 (0.57)
0.8
237 (6.4)
Limestone concrete
2.3
31 (0.8)
2.1
8.5 (0.23)
0.3
89 (2.4)
Sandstone concrete
0.8
11 (0.3)
2.1
8.5 (0.23)
1.3
385 (10.4)
Dry wallboard
1.0
14 (0.4)
3
12 (0.32)
0.3
89 (2.4)
By-product gypsum
13.7
186 (5.0)
16.1
66 (1.78)
0.02
5.9 (0.2)
Natural gypsum
1.1
15 (0.4)
1.8
7.4 (0.2)
0.5
148 (4)
Wood
-
-
-
-
11.3
3330 (90)
Clay Brick
8.2
111 (3)
10.8
44 (1.2)
2.3
666 (18)
 
บริเวณที่รังสีธรรมชาติมีกัมมันตภาพสูง
  • ระดับรังสีในธรรมชาติ เป็นผลรวมของรังสีจากพื้นโลก (จาก 40K, 232Th, 226Ra, etc.)
    และรังสีคอสมิก (โฟตอน, มิวออน ..) โดยมีระดับที่ค่อนข้างคงที่ ใกล้เคียงกันทั้งโลก อยู่ที่ 8-15 mrad/hr
  • บางบริเวณมีระดับรังสีธรรมชาติสูง โดยมีประชากรหนาแน่นมาก เช่น ที่ประเทศบราซิล อินเดีย และจีน
  • ระดับรังสีที่สูง เนื่องมาจากปริมาณของแร่ธาตุกัมมันตรังสีในดิน เช่น โมนาไซต์ ซึ่งเป็นแร่ของธาตุหายาก มีอยู่ในทราย ร่วมกับแร่อิลมิไนต์ ทำให้ทรายมีสีแตกต่างกัน
  • นิวไคลด์รังสีในโมนาไซต์ มีนิวไคลด์ในอนุกรมของทอเรียม-232 เป็นส่วนใหญ่ แต่ก็อาจมีนิวไคลด์ ในอนุกรมของยูเรเนียมด้วย เช่น เรเดียม-226
  • ตามรายงานของ BEIR V, National Research Council เรื่องผลต่อสุขภาพของการได้รับรังสีระดับต่ำ
    ในพื้นที่ที่รังสีธรรมชาติมีระดับรังสี มีการเปลี่ยนแปลงโครโมโซมที่เพิ่มสูงขึ้น เช่นเดียวกับผู้ที่ทำงานทางด้านรังสี หรือผู้ที่ได้รับรังสีปริมาณสูง แต่ความถี่ของประชากรในการเป็นมะเร็งไม่แตกต่างจากปกติ
 
เมือง Guarapari ประเทศบราซิล
  • ในบราซิล จะพบทรายโมนาไซต์อยู่ในหาดทรายชายทะเลบางแห่ง ซึ่งมีระดับรังสีในทรายสีดำสูงถึง 5 mrad/hr (50 mGy/hr) ซึ่งสูงเป็น 400 เท่าของค่าปกติของระดับรังสีธรรมชาติในอเมริกา
  • นักท่องเที่ยว จะรู้สึกว่าทรายมีอุณหภูมิสูงกว่าปกติ และอุ่นมากขึ้นเมื่อหมกตัวอยู่ในทราย
  • ถนนรอบตัวเมืองบางสาย มีระดับรังสี 0.13 mrad/hr (1.3 mGy/hr) ซึ่งสูงเป็น 10 เท่า ของระดับปกติ
  • พื้นที่อื่นในบราซิลที่มีระดับรังสีสูง เกิดจากการตกตะกอนสะสมตัวของแร่ธาตุหายาก
  • บนเทือกเขาที่สูงประมาณ 250 เมตร ส่วนของแร่อยู่เกือบถึงผิวดิน
  • ใกล้กับยอดเขา ซึ่งมีทอเรียมประมาณ 30,000 ตัน มีแร่ธาตุหายากอื่นอีกประมาณ 100,000 ตัน
  • ระดับรังสีใกล้ยอดเขาอยู่ที่ 1 ถึง 2 mrad/hr (0.01 to 0.02 mGy/hr) บนเนื้อที่ 30,000 m2 ซึ่งมีปริมาณ 228Ra สูงมาก ถ้านำมาขึ้นรูปเป็นแผ่น สามารถให้รังสีเอ๊กซ์ ซึ่งทำให้กระดาษอัดรูปดำได้
เมือง Kerala ประเทศอินเดีย
  • ที่อ่าวทางตะวันตกเฉียงใต้ของอินเดีย มีโมนาไซต์มากกว่าที่บราซิล มีระดับรังสีเฉลี่ยใกล้เคียงกับที่บราซิล อยู่ที่ 500-600 mrad/yr (5 - 6 mGy/yr) แต่มีรายงานว่า บางจุดสูงถึง 3260 mrad/yr (32.6 mGy/yr)
  • หาดทรายในภาพ ปกคลุมด้วยทรายโมนาไซต์สีดำ
เมือง Yangjiang ประเทศจีน
  • ในประเทศจีน มีระดับรังสีประมาณ 300-400 mrad/yr (3-4 mGy/yr) มาจากแร่โมนาไซต์ ที่มีธาตุทอเรียม ยูเรเนียม และเรเดียมเช่นกัน
  • ลักษณะเป็นพื้นที่ทางการเกษตร
  • มีการนำดินสีแดงที่มีแร่โมนาไซต์ มาทำเป็นอิฐในการก่อสร้างบ้านเรือน
  • ประชาชนได้รับรังสีจากแกสเรดอน ที่ระเหยจากก้อนอิฐที่อยู่ภายในตัวบ้าน
เมือง Ramsar ประเทศอิหร่าน
  • ตัวเมืองอยู่ใกล้ทะเลแคสเปียน มีน้ำพุร้อนหลายแห่ง
  • มีกัมมันตภาพของนิวไคลด์รังสีของ เรเดียม-266 ประมาณ 71 mGy/y ซึ่งสูงกว่าแหล่งอื่น ๆ หลายเท่า โดยมีบางแห่ง กัมมันตภาพรังสีสูงสุด 260 mGy/y

รังสีคอสมิก

ในอวกาศมีรังสีคอสมิกอยู่ทั่วไป มีต้นกำเนิดมาจากนอกระบบสุริยะ รังสีคอสมิกมีหลายรูปแบบ ตั้งแต่อนุภาคมวลหนักความเร็วสูง ไปจนถึงโปรตอน นิวตรอน โฟตอนและมิวออนพลังงานสูง

รังสีคอสมิกทำปฏิกิริยากับบรรยากาศชั้นบนของโลก ทำให้เกิดนิวไคลด์กัมมันตรังสีหลายชนิด บางชนิดมีครึ่งชีวิตยาว แต่ส่วนใหญ่มีครึ่งชีวิตสั้น ตารางด้านล่าง แสดงนิวไคลด์รังสีบางชนิด ที่เกิดจากปฏิกิริยากับรังสีคอสมิก

นิวไคลด์ที่เกิดจากรังสีคอสมิก
นิวไคลด์
สัญลักษณ์
ครึ่งชีวิต
ต้นกำเนิด
กัมมันตภาพ
คาร์บอน-14
14C
5730 ปี
ปฏิกิริยากับรังสีคอสมิก 14N(n,p)14C
6 pCi/g (0.22 Bq/g) ในอินทรีย์วัตถุ
ตริเตียม-3
3H
12.3 ปี
ปฏิกิริยากับรังสีคอสมิก 6Li(n,a)3H
0.032 pCi/kg (1.2x10-3 Bq/kg)
เบริลเลียม-7
7Be
53.28 วัน
ปฏิกิริยาของรังสีคอสมิกกับ N และ O
0.27 pCi/kg (0.01 Bq/kg)

นิวไคลด์รังสีอื่น ๆ ที่เกิดจากรังสีคอสมิก ได้แก่ 10Be, 26Al, 36Cl, 80Kr, 14C, 32Si, 39Ar, 22Na, 35S, 37Ar, 33P, 32P, 38Mg, 24Na, 38S, 31Si, 18F, 39Cl, 38Cl, 34mCl

จากที่ได้กล่าวมาบ้างแล้ว รังสีคอสมิกทำปฏิกิริยากับบรรยากาศโลก ทำให้เกิดนิวไคลด์รังสีจากคอสมิก ซึ่งมีผลต่อการได้รับรังสีของร่างกายเช่นกัน

รังสีคอสมิก แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ปฐมภูมิ และทุติยภูมิ รังสีคอสมิกปฐมภูมิ เป็นอนุภาคที่มีพลังงานสูงมาก (ขึ้นไปถึง 1018 eV) ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน หรืออาจมีอนุภาคชนิดอื่นที่ใหญ่กว่า เกือบทั้งหมดมาจากนอกระบบสุริยะ และพบได้ทั่วไปในอวกาศ รังสีคอสมิกปฐมภูมิบางส่วนมาจากดวงอาทิตย์ โดยเกิดจากปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่ดวงอาทิตย์
รังสีคอสมิกบางส่วนอาจมาถึงผิวโลก แต่ส่วนใหญ่จะเกิดปฏิกิริยากับชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดรังสีคอสมิกทุติยภูมิ หรือทำให้เกิดรังสีชนิดอื่น ที่มีพลังงานต่ำกว่า เช่น โฟตอน อิเล็กตรอน นิวตรอน และมิวออน ซึ่งอาจเคลื่อนที่มาจนถึงผิวโลก

ชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กโลก ทำหน้าที่ป้องกันรังสีคอสมิก ทำให้มาถึงผิวโลกได้น้อยลง ทำให้เห็นได้ชัดเจนว่า ปริมาณรังสีคอสมิกที่ได้รับ แตกต่างกันตามระดับของเส้นรุ้ง ในอเมริกา มีการประเมิน ระดับรังสีคอสมิกที่แแต่ละคนได้รับ เฉลี่ย 27 mrem per year ซึ่งจะสูงขึ้นเป็นสองเท่า ที่ความสูงทุก ๆ 6,000 ฟุต

อัตราการได้รับรังสีคอสมิก
4 mR/hr สำหรับผู้ที่อยู่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของอเมริกา
20 mR/hr ที่ความสูง 15,000 feet
300 mR/hr ที่ความสูง 55,000 feet

ปริมาณรังสีที่ระดับน้ำทะเล แตกต่างกัน 10% เท่านั้น สำหรับที่ขั้วโลกกับที่เส้นศูนย์สูตร แต่ที่ความสูง 55,000 ฟุต ปริมาณรังสีจะลดลง 75%
การบินอาจทำให้ได้รับรังสีสูงขึ้น ขึ้นกับความถี่ของการบิน ระดับความสูงของเครื่องบิน และระยะเวลาที่อยู่บนอากาศ
การคำนวณการได้รับรังสีคอสมิกจากการบิน สำหรับเที่ยวบินที่ความเร็วต่ำกว่าเสียง และความเร็วเหนือเสียง ที่สภาวะปกติ เที่ยวบินความเร็วต่ำกว่าเสียง บินที่ระดับความสูง 36,000 ฟุต (11 กิโลเมตร) เที่ยวบินความเร็วเหนือเสียง ใช้ระดับความสูง 62,000 ฟุต (19 กิโลเมตร)

เส้นทาง
เที่ยวบินต่ำกว่าเสียง
เที่ยวบินเหนือเสียง
ระยะเวลาการบิน (ชั่วโมง)
ปริมาณรังสีที่ได้รับ
ต่อเที่ยวบินmrad
ระยะเวลา การบิน(ชั่วโมง)
ปริมาณรังสีที่ได้รับ
ต่อเที่ยวบินmrad
Los Angeles-Paris 11.1 4.8 3.8

3.7

Chicago-Paris 8.3 3.6 2.8

2.6

New York-Paris 7.4 3.1 2.6

2.4

New York-London 7.0 2.9 2.4

2.2

Los Angeles-New York 5.2 1.9 1.9

1.3

Sydney-Acapulco 17.4 4.4 6.2

2.1



Cold Fusion
อะตอมของไฮโดรเจนประกอบด้วย 1 โปรตอน กับ 1 อิเล็กตรอน ซึ่ง99.9% ของอะตอม ของไฮโดรเจน ในธรรมชาติ เป็นแบบนี้ ส่วนอีก 2 ไอโซโทป ของไฮโดรเจน คือ ดิวทีเรียม (Deuterium) กับตริเตียม (Tritium) ดิวทีเรียมมีคุณสมบัติเหมือนไฮโดรเจน แต่ต่างกันที่ ในนิวเคลียสมี 1 นิวตรอนกับ 1 โปรตอน นิวตรอนที่มีเพิ่มขึ้นมา ทำให้ดิวทีเรียม มีมวลมากกว่าไฮโดรเจนปกติ 2 เท่า น้ำที่ทำจากดิวทีเรียม จึงเรียกว่า น้ำมวลหนัก (heavy water : D2O) โดยในธรรมชาติมีดิวทีเรียม 0.01% ตริเตียมมี 1 โปรตอนกับ 2 นิวตรอนในนิวเคลียส และมีกัมมันตภาพรังสี
Hydrogen (H-1)
Deuterium (H-2)
Tritium (H-3)
นิวเคลียสมีประจุไฟฟ้าบวก ทำให้มีแรงผลักกับนิวเคลียสอื่น แบบเดียวกับแรงผลักของแม่เหล็ก ถ้าเอาขั้วเดียวกัน มาอยู่ใกล้กัน การเกิดปฏิกิริยาฟิวชันปกติ (High temperature fusion) ใช้อุณหภูมิ ในระดับล้านองศา และความดันที่สูงมาก เพื่อให้อยู่ในสภาวะ ที่เหนือกว่าแรงผลัก ระหว่างนิวเคลียส ทำให้รวมไฮโดรเจนเข้าด้วยกันเป็นฮีเลียม อะตอมของฮีเลียมปกติจะมี 2 โปรตอนกับ 2 นิวตรอน จึงสามารถหลอมรวมไฮโดรเจน ให้เป็นฮีเลียม ได้หลายแบบ และอาจจะทำเป็นฮีเลียมปกติ หรือทำเป็นไอโซโทปอื่น เช่น ฮีเลียมที่มี 1 นิวตรอน เรียกว่าฮีเลียม-3 (3He)
He-4
He-3
ตัวอย่างปฏิกิริยาฟิวชัน เช่น ให้นิวเคลียสของ 4 ไฮโดรเจน (โปรตอน) รวมกันเป็นฮีเลียม 2 อะตอม (ในกระบวนการนี้ 2 โปรตอนจะเปลี่ยนไปเป็น 2 นิวตรอน)
แต่ถ้าใช้ดิวทีเรียมหรือตริเตียม จะต้องการ 2 นิวเคลียสเท่านั้น เนื่องจาก มีนิวตรอนอยู่แล้ว การหลอมรวม ดิวทีเรียม หรือตริเตียม จึงต้องการพลังงาน น้อยกว่าไฮโดรเจนปกติมาก และมักจะใช้ ในการวิจัยโดยทั่วไป แต่ถึงกระนั้น แรงผลักระหว่างนิวเคลียสก็ยังสูง และยังต้องใช้อุณหูมิที่สูงมาก
การใช้มิวออนกระตุ้นให้เกิด cold fusion (Muon catalyzed cold fusion)
ในปี 1950 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่า สามารถรวมอะตอมของไฮโดรเจนเข้าด้วยกัน โดยไม่ต้องใช้อุณหภูมิสูงมาก โดยใช้อนุภาคเรียกว่า มิวออน (muon) โดยปกติ ไฮโดรเจน 2 อะตอม จะรวมกันเป็นโมเลกุลของแก็สไฮโดรเจน โดยเกาะกันด้วยอิเล็กตรอน แต่นิวเคลียสของอะตอม ไม่ได้เข้าใกล้กันพอที่จะรวมกัน เนื่องจากแรงผลักของนิวเคลียส ทำให้มันอยู่แยกห่างจากกัน
มิวออนเป็นอนุภาคในตระกูลเดียวกับอิเล็กตรอน แต่มีมวลหนักกว่าประมาณ 207 เท่า และมักจะเกิดขึ้นได้โดยใช้เครื่องเร่งอนุภาค nuclear accelerator มิวออนลบ มีคุณสมบัติ คล้ายกับอิเล็กตรอน และสามารถอยู่ในวงโคจรของอะตอมได้ มิวออนสามารถอยู่ได้ประมาณ 2.2 ไมโครวินาที ก่อนจะสลายตัวไปเป็นอิเล็กตรอน เมื่อยิงมิวออนใส่อะตอมของไฮโดรเจน (ทั้งแบบปกติและแบบมวลหนัก) มิวออนจะกระแทกอิเล็กตรอน ให้หลุดจากอะตอม ของไฮโดรเจน แล้วเข้าไปแทนที่ แต่มิวออนมีมวลมากกว่า จึงมีวงโคจรที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอน และทำให้ไปลดประจุบวกของนิวเคลียสลงบางส่วน
อะตอมไฮโดรเจนที่มีมิวออน สามารถรวมกับไฮโดรเจนอะตอมอื่น ทำให้ได้โมเลกุล ที่อะตอม อยู่ใกล้กันมากขึ้น โดยมิวออนไปลดแรงผลักของนิวเคลียส และทำให้มารวมกันได้ การหลอมรวม หรือฟิวชัน สามารถทำให้เกิดได้หลายวิธี อาจทำจากอะตอมของ ดิวทีเรียม ตริเตียม ฮีเลียม-3 และฮีเลียมปกติ วิธีที่ดีวิธีหนึ่ง คือ การใช้โมเลกุล ที่มีอะตอมของดิวทีเรียมกับตริเตียม เกาะกันด้วยมิวออน ทำให้นิวเคลียสอยู่ใกล้กันมากพอ จะหลอมรวมกัน เป็นอะตอมของฮีเลียม โดยมี 1 นิวตรอนปลดปล่อยออกมา มิวออนจะหลุดออกจากอะตอมของฮีเลียม และจะไปทำให้ไฮโดรเจน อะตอมอื่น รวมกันต่อไป
เนื่องจากปฏิกิริยาฟิวชัน ไม่ได้ทำให้สูญเสียมิวออน เพียงแต่ทำหน้าที่กระตุ้นเท่านั้น ในบางการทดลอง มิวออนสามารถกระตุ้นทำให้เกิดฟิวชันได้ 150 ปฏิกิริยาก่อนจะสลายตัว ปัญหาหลักที่พบ คือ มิวออนอาจจะติดอยู่กับฮีเลียมอะตอมใหม่ ทำให้สูญเสียเวลาในการทำให้เกิดฟิวชันปฏิกิริยาต่อ ๆ ไป ในการจะใช้เป็นต้นกำเนิดพลังงานได้ พลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิวชัน จะต้องมากกว่าพลังงานที่ให้กับเครื่องเร่งอนุภาค เพื่อสร้างมิวออนลบ และยิงเข้าใส่ไฮโดรเจน ข้อสำคัญคือ การทำให้มิวออนกระตุ้นให้เกิดได้หลายปฏิกิริยา การวิจัยเพื่อลดพลังงาน ที่ต้องใช้ในการทำให้เกิดมิวออน ในปี 1980 นักวิทยาศาสตร์ทำให้มีพลังงานออกมาได้ และกำลังพยายามพัฒนา วิธีการควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันอยู่อย่างต่อเนื่อง
Electrolytic cold fusion
การทำให้อะตอมของไฮโดรเจนเข้ามาอยู่ใกล้กันที่อุณหภูมิต่ำ ที่นักวิทยาศาสตร์พยายามทำกันอยู่อีกวิธี คือการทำให้มารวมกันอยู่ ภายในโลหะ โดยใช้กระแสไฟฟ้า ในปี 1866 โทมัส เกรแฮม พบว่าโลหะพาราเดียม สามารถดูดกลืนไฮโดรเจนได้ วิธีการคือ การใช้พาราเดียม เป็นขั้วอิเล็กโทรด ในเซลล์แบตเตอรี่ ซึ่งเซลล์แบตเตอรี่โดยทั่วไป น้ำจะแตกตัวออก เป็นไฮโดรเจนกับออกซิเจน แล้วกลายเป็นฟอง ของแก็สไฮโดรเจน กับออกซิเจน ถ้าใช้พาราเดียมเป็นขั้วไฟฟ้า ไฮโดรเจน จะถูกดูดซึม เข้าไปในอยู่ในโครงสร้างโมเลกุล ที่อยู่ชิดกันของพาราเดียม ไม่เพียงแต่พาราเดียมเท่านั้น ที่เป็นโลหะที่มีคุณสมบัตินี้ ตามทฤษฎีแล้ว ถ้าถูกดูดซึมเข้าไปในโครงสร้างผลึก ของโลหะมากขึ้น ไฮโดรเจนบางส่วนจะหลอมรวมกันเป็นฮีเลียมได้

ในปี 1926 นักเคมีชาวเยอรมัน 2 ท่าน คือ Panet and Peters ได้ประกาศว่า ได้ตรวจพบการเกิดฟิวชัน ของไฮโดรเจน โดยใช้พาราเดียม แต่ภายหลังการตรวจสอบพบว่า การค้นพบดังกล่าว เกิดขึ้นจากการปนเปื้อน

ในปี 1989 นักวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน Fleischmann and Pons ประกาศว่า สามารถทำให้เกิด นิวเคลียร์ฟิวชันของไฮโดรเจน ไปเป็นฮีเลียมที่อุณหภูมิห้อง ด้วยเซลล์ไฟฟ้า ทำให้ได้ความร้อน โดยไม่มีนิวตรอนออกมา เซลล์ของเขาทำขึ้นมาพิเศษ จากพาราเดียมและ heavy water (deuterium and oxygen) หลังจากปล่อยทิ้งไว้ 100 ชั่วโมง มันจะละลายและให้ความร้อนออกมา การรายงานครั้งนี้ ทำให้เกิดเสียงโต้แย้งอย่างมาก เพราะไม่มีรังสีนิวตรอนออกมา Fleischmann and Pons อธิบายว่า ที่เป็นอย่างนี้ เพราะการเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน เนื่องจากนิวเคลียสของดิวทีเรียม 2 อะตอม รวมเข้าด้วยกัน กลายเป็นฮีเลียมธรรมดา กับรังสีแกมมา (เขารายงานว่ารังสีแกมมาอาจถูกโลหะดูดกลืนไว้) แทนที่จะเป็น ฮีเลียม-3 กับนิวตรอน มีนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่น ไม่เชื่อถือและได้ทำการทดลองซ้ำ บางการทดลอง มีรังสีนิวตรอนออกมา แต่ไม่มีความร้อนออกมา

มีการทดลองอื่น ที่ใช้โลหะไตตาเนียมแทนพาราเดียม ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ทำให้เกิดการฟิวชันเป็นฮีเลียมได้ แต่ด้วยอัตราการปฏิกิริยาที่ต่ำ และให้ความร้อนออกมาน้อยมาก มีการทดลองที่ใช้ลิเทียมดิวเทอออกไซด์ (lithium deuteroxide, LiOD) กับ heavy water สามารถให้ความร้อนออกมาได้ (แต่ไม่มีรังสีออกมา) ซึ่งตามทฤษฎี การเกิดฟิวชันของอะตอมลิเทียม กับดิวทีเรียมจะได้ฮีเลียม 2 อะตอมออกมา มีบางการทดลองที่ใช้ เกลือของโปแตสเซียมละลายในน้ำธรรมดา และใช้นิเกิลเป็นขั้วแคโทด สามารถให้ความร้อนออกมาเช่นกัน
ตั้งแต่ปี 1989 มีนักวิทยาศาสตร์หลายท่าน ทำการทดลอง Cold fusion ด้วยเซลล์ไฟฟ้า (electrolytic cold fusion cells) หลายวิธี และมีรายงานถึง การค้นพบธาตุหลายชนิด ที่เกิดจากฟิวชัน ความร้อนและรังสี ที่ให้ออกมา แต่ไม่มีการการทดลองชิ้นใด ที่น่าเชื่อถือ หรือทำการทดลองซ้ำแล้วได้ผล การทดลองทั้งหมดนี้ ต้องมีเตรียมการพิเศษ ต้องควบคุมไม่ให้มีการปนเปื้อนของธาตุที่ต้องการตรวจสอบ แม้ว่าจะมีทฤษฎี อธิบายถึงการเกิดฟิวชัน แต่ไม่สามารถอธิบาย สภาวะแวดล้อม และเงื่อนไขที่แน่นอน ที่ใช้ในการทดลอง แล้วทำให้เกิดฟิวชันได้ในเซลล์ไฟฟ้า
นักวิทยาศาสตร์หลายท่าน มีความเห็นตรงกันว่า มีหลายการทดลอง ที่แสดงให้เห็นว่า อาจจะมีสิ่งที่สำคัญบางอย่างเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีการวิจัยมากขึ้น เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้น ถ้า electrolytic cold fusion มีบทสรุปว่าทำได้ โลกก็จะได้แหล่งพลังงานที่ปลอดภัยและราคาถูก
เมื่อเปรียบเทียบกับนิวเคลียร์ฟิชชันแล้ว นิวเคลียร์ฟิวชันทำให้เกิดกากกัมมันตรังสีน้อยกว่า ให้พลังงานจำนวนมากออกมา โดยใช้วัตถุดิบปริมาณน้อยมาก cold fusion จึงน่าสนใจที่จะนำใช้มากขึ้น ถ้าไม่ต้องลงทุนมหาศาล และการทำระบบที่ซับซ้อนในเรื่อง high temperature fusion reactor
Muon catalyzed fusion จึงเป็นการส่งสัญญาณที่ดี ในการแก้ปัญหาเรื่องความปลอดภัยของ fusion reactor นอกจากนั้น Electrolytic cold fusion ยังมีความน่าสนใจ ในส่วนที่ใช้พลังงานในการเดินเครื่องน้อยกว่ากันมาก ทำให้ประหยัดและมีความยุ่งยากน้อยกว่า จากการมีข้อโต้แย้งกันในเรื่องการยอมรับของ คำว่า "cold fusion" นักวิจัยจึงหันมาหาคำว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดทางเคมี (chemically assisted nuclear reactions CANR) หรือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์พลังงานต่ำ (low energy nuclear reactions, LENR) จากการที่เป็นกระบวนการ ให้พลังงานที่ปลอดภัย และไม่ซับซ้อน cold fusion จึงยังคงได้รับความสนใจ มีหลายพันผลงานได้รับการตีพิมพ์ ตั้งแต่ปี 1980
ถอดความจาก Cold Fusion Power Frontiers เวบไซต์ http://powerfrontiers.com/coldfusion.html
ผู้สนใจสามารถติดตามรายละเอียดการทดลองเพิ่มเติมได้จาก
http://jlnlabs.imars.com/cfr/index.htm ซึ่งแสดงผลการทดลองตามรูปด้านล่าง


Fusion : แหล่งพลังงานในอนาคต
สุทัศน์ ยกส้าน

ดวงอาทิตย์มีความสำคัญต่อชีวิตทุกชีวิตบนโลก เพราะมันให้ทั้งพลังงานแสงสว่าง และความอบอุ่นแก่มนุษย์ พืชและสัตว์ มาตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ แต่มนุษย์เราเพิ่งรู้ว่าดวงอาทิตย์ปลดปล่อยพลังงานอย่างไรเมื่อประมาณ 17 ปีมานี้เอง จากการพบว่า อนุภาคต่างๆ เช่น โปรตอน นิวตรอน และอนุภาคอัลฟา ฯลฯ สามารถทำปฏิกิริยานิวเคลียร์กันได้ และปฏิกิริยานิวเคลียร์นี้เอง ที่เป็นต้นกำเนิดของพลังงานในดวงอาทิตย์ เพราะปฏิกิริยานิวเคลียร์ให้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาเคมีราวล้านเท่า ทั้งนี้ เพราะ เวลาอนุภาคโปรตอนในดวงอาทิตย์รวมกัน จะทำให้เกิดอนุภาค deuteron 2H อนุภาค positron และอนุภาค neutrino และมีพลังงานปลดปล่อยออกมาด้วย แล้วอนุภาค deuteron ที่ได้ ก็จะหลอมรวมกับอนุภาคโปรตอน หรือ deuteron ตัวอื่น เป็นนิวเคลียสของธาตุ helium ส่วนอนุภาค neutrino เมื่ออุบัติแล้ว ก็แทบไม่ทำปฏิกิริยานิวเคลียร์กับอะตอมอื่นใดอีกเลย ดังนั้นมันจึงทะลุพุ่งออกมา จากแกนของดวงอาทิตย์มาสู่โลก ด้วยเหตุนี้การศึกษาอนุภาค neutrino ที่โลกได้รับ จึงทำให้นักฟิสิกส์ ล่วงรู้เหตุการณ์ที่เกิดบริเวณแกนกลางของดวงอาทิตย์ได้
และถึงแม้นักฟิสิกส์จะรู้ว่าบนดวงอาทิตย์ มีปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบ fusion ซึ่งเป็นปฏิกิริยา ที่ได้จากการหลอมรวมอะตอม ของธาตุเบา เช่น ไฮโดรเจน เป็นอะตอมของธาตุหนัก เช่น helium ก็ตาม แต่เขาก็ยังไม่สามารถสร้างปฏิกิริยานี้ ให้เกิดอย่างยั่งยืนในห้องทดลองบนโลกได้ เพราะในการที่จะให้อนุภาคโปรตอน ที่มีประจุบวกเหมือนกันหลอมรวมกันได้ เขาต้องเร่งอนุภาคดังกล่าว ให้มีความเร็วเกือบเท่าแสง ต้องใช้ความดันมากมหาศาล ประดุจความดันที่ใจกลางดวงอาทิตย์ ต้องใช้แสงเลเซอร์ความเข้มสูง และต้องใช้สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มมหาศาล เพื่อเก็บกักอะตอมเหล่านี้ไม่ให้แตกกระจาย ทั้งนี้ก็เพื่อให้มันสามารถทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้อย่างต่อเนื่อง
การจำเป็นต้องใช้ปัจจัยซูเปอร์ไฮเทคหลายรูปแบบเช่นนี้ ทำให้เทคโนโลยีการผลิตพลังงานลักษณะนี้ จึงยังไม่มีในปัจจุบัน
ดังนั้น ในอดีตเมื่อ Stanley Pons และ Martin Fleischman แห่งมหาวิทยาลัย Utah และ Southampton ได้ออกมาประกาศทางสื่อมวลชน เมื่อวันที่ 23 มีนาคน พ.ศ. 2532 ว่า เขาทั้งสองพบวิธีสร้างปฏิกิริยา fusion ซึ่งจะให้พลังงานไม่รู้หมด โดยใช้อุปกรณ์ง่าย ๆ ในห้องปฏิบัติการทดลองระดับมัธยม คนทั้งโลกจึงตกตะลึงเปรียบเสมือนกับการมีคนอ้างว่า ได้พบวิธีการรักษามะเร็งโดยให้คนไข้กินเกลือ 3 ช้อนชา ยังไงยังงั้น
เพราะ Pons และ Fleischman ได้อ้างว่า เวลาเขาใช้โลหะ palladium จุ่มในน้ำหนัก (heavy water) ซึ่งเป็นน้ำที่ประกอบด้วยออกซิเจนกับ deuterium อันเป็นธาตุอีกรูปแบบหนึ่งของไฮโดรเจน ที่มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละตัวในนิวเคลียส เขาเห็นโลหะ palladium ดึงดูดอะตอมของ deuterium เข้าไปหลอมรวมกัน และปลดปล่อยพลังงานออกมา เหตุการณ์ทั้งหมดนี้ เกิดขึ้นขณะที่ในห้องทดลองมีอุณหภูมิเพียง 30 องศาเซลเซียส เท่านั้นเอง
แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก เร่งรัดทำการทดลองตรวจสอบความถูกต้องของการทดลองนี้ โดยใช้อุปกรณ์ลักษณะเดียวและขนาดเดียวกับที่ Pons และ Fleiscman ใช้ กลับไม่มีใครเห็นเหตุการณ์ปลดปล่อยพลังงานเลย
เมื่อความจริงปรากฏออกมาว่า Pons และ Fleischman ลวงโลก ชื่อเสียงและศักดิ์ศรีของนักวิทยาศาสตร์ทั้งสอง จึงไม่มีอะไรเหลือ และ ณ วันนี้ก็ไม่มีใครสนใจว่าคนทั้งสองกำลังการทดลองเรื่องอะไร และ ณ ที่ใด
เหตุการณ์ fusion ที่อุณหภูมิต่ำหรือที่เรียกว่า cold fusion นี้ ได้ทำให้นักฟิสิกส์ปักใจเชื่อว่า กว่ามนุษย์จะมีพลังงานรูปแบบนี้ใช้ คงต้องใช้เวลาจากวันนี้อีก 50 ปี
แต่เมื่อเดือนมีนาคมปีกลายนี้ วารสาร Science ซึ่งเป็นวารสารชั้นนำของโลกก็ได้เสนอรายงานการวิจัยว่า มีผู้พบวิธีทำ cold fusion อีก โดยใช้เทคนิคใหม่ที่ Rusi Taleyarkhan แห่ง Oak Ridge National Laboratory ในรัฐ Tennessee สหรัฐอเมริกา เรียกว่า acoustic cavitation โดย Taleyarkhan ได้สร้างฟองอากาศขึ้นในของเหลว acetone แล้วใช้คลื่นเสียงพลังงานสูง อัดฟองอากาศให้ยุบตัวอย่างรวดเร็ว มีผลทำให้อากาศภายในฟองมีความดันสูง และฟองมีอุณหภูมิสูงมาก จนพลังงานเสียงที่ฟองได้รับถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานแสง จึงทำให้เขาสามารถเห็นแสงได้ นี่คือปรากฏการณ์ sonolumine scence ที่นักฟิสิกส์ได้รู้จักมานาน แต่สำหรับเหตุการณ์นี้ Taleyarkhan อ้างว่าเขาสามารถเห็นอนุภาคนิวตรอน และอนุภาค tririum (3H) หลุดออกมาด้วย
  • ความแตกต่างของ acetone ธรรมดา (CH3COCH3) กับ acetone ที่ Taleyarkhan ใช้คือ (CD3COCD3) ซึ่งมี deuterium แทน hydrogen อยู่ 6 อะตอม อนุภาคโปรตอนและนิวตรอน ที่เขาอ้างว่าเห็นนั้น เกิดจากปฏิกิริยา
     
    • 2D + 2D => 3T + proton
    • หรือ 2D + 2D => 3He + neutron
และในการทำฟองอากาศ Taleyarkhan ได้ใช้อนุภาคนิวตรอนพลังงานสูง ระดมยิง acetone เมื่อโมเลกุลของ acetone ได้รับพลังงาน มันจะมีอุณหภูมิสูงและระเหยเป็นไอ รวมกันเป็นฟองอากาศ ที่มีขนาดตั้งแต่ 1 มิลลิเมตรขึ้นไป จึงอาจมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่เมื่อถูกคลื่นเสียงอัด มันจะหดตัวกลับ จากการมีขนาดใหญ่ระดับมิลลิเมตร เป็นระดับนาโนเมตร ที่เล็กกว่า ราว 1 ล้านเท่า พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้น จะอัดอะตอมของ deuterium (2D) ให้หลอมรวมกัน แล้วมีอนุภาคนิวตรอนและโปรตอนหลุดออกมา แต่โปรตอนจะถูก aceton ดึงดูด ส่วนนิวตรอนจะสามารถเล็ดลอดออกมา ซึ่ง Taleyarkhan อ้างว่าเขาตรวจพบนิวตรอนจริงๆ ซึ่งนั่นคือ ผลพวงที่ได้จากการหลอมรวมอะตอมที่เบาของ deuterium เป็นอะตอมของธาตุที่หนักกว่า เช่น tritium หรือ helium ซึ่งนี่ก็คือ cold fusion อีกรูปแบบหนึ่ง
แต่เมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมานี้ K.S. Suslick และ K.J. Kolbeck แห่งมหาวิทยาลัย lllinois ในสหรัฐอเมริกาได้ทำการทดลองเรื่องนี้ซ้ำ และพบว่าปฏิกิริยาเปลี่ยนพลังงานเสียงเป็นพลังงานแสง (sonoluminescence) ที่ใช้เวลานาน 0.000000000000001 วินาทีนี้ เกิดจากปฏิกิริยาเคมี มิได้เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ดังที่ Taleyarkhan คิด และพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นก็ไม่มากพอที่จะทำให้เราได้พลังงานรูปแบบ fusion
ข้อเสนอ ณ วันนี้ จึงมีว่านักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสร้างปฏิกิริยา fusion ที่มีอุณหภูมิต่ำได้ และ fusion นั้นก็ยังคงเป็นพลังงานในฝันของมนุษยชาติในอนาคต ทั้ง ๆ ที่สหรัฐอเมริกา ได้ทุ่มเงิน 765,000 ล้านบาท ไปเพื่อศึกษาเรื่องนี้แล้ว แต่เราก็ยังไม่สามารถได้พลังงาน fusion มากและต่อเนื่อง
ในอนาคต เราจึงมีโครงการ International Thermonuclear Reactor (ITER) และ Fusion lgnition Research Experiment (FIRE) ที่มุ่งหาพลังงานจาก Hot fusion โดยอาศัยความร่วมมือจากนักวิทยาศาสตร์หลายชาติ เช่น สหรัฐฯ ญี่ปุ่น แคนาดา และสเปน เพื่อสร้างแก๊สที่ร้อน 100 ล้านองศา ให้หลอมรวมในสนามแม่เหล็กความเข้มสูง ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานออกมา 4x109 วัตต์ ในอีก 30 ปี

อะตอม (Atom) และนิวเคลียส (Nucleus)
  • อะตอม เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวัตถุทุกชนิด
  • อะตอมเป็นสิ่งที่เล็กที่สุดที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะของธาตุ
  • อะตอมประกอบด้วย นิวเคลียสอยู่ที่ศูนย์กลาง มีอิเล็กตรอน (Electron) เคลื่อนที่อยู่โดยรอบ
  • ส่วนที่แสดงคุณสมบัติเฉพาะทางเคมีของธาตุ คือ จำนวนอิเล็กตรอน
  • นิวเคลียสประกอบด้วย โปรตอน (Proton) และ นิวตรอน (Neutron)
  • อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนไม่มีประจุ
  • อะตอมมีจำนวนโปรตอน เท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน ทำให้ประจุรวมเป็นศูนย์ หรือเป็นกลางทางไฟฟ้า
  • อิเล็กตรอนมีมวล 5.4858x10-4 U โปรตอนมีมวล 1.00727 U นิวตรอนมีมวล 1.00866 U
  • อะตอมมีขนาดประมาณ 1 อังสตรอม หรือ 10-10 เมตร ขณะที่นิวเคลียสมีขนาด 1-10 เฟมโตเมตร หรือ 1-10x10-15 เมตร
  • นิวเคลียส มีขนาดเล็กมาก เมื่อเทียบกับอะตอม แต่มวลเกือบทั้งหมดอยู่ที่นิวเคลียส พื้นที่ส่วนใหญ่ของอะตอม จึงเป็นที่ว่างที่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ภายใน
  • อะตอมมีขนาดเล็กมาก ไม่สามารถสังเกตได้ ด้วยกล้องจุลทรรศน์ แบบธรรมดา NIST ของสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนา STM (scanning tunneling microscope) ซึ่งใช้ขั้ว (probe) ขนาดเล็กที่ป้อนสนามไฟฟ้า เมื่อสแกนผ่านผิวหน้าวัตถุ ส่วนที่เป็นอะตอม จะมีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า และส่งสัญญาณออกมา สามารถนำไปประมวลผล สร้างเป็นภาพของอะตอมออกมาได้ ในรูปซึ่งมีขนาด 7 nm x 7 nm ส่วนสีแดงเป็นอะตอมของซีเซียม (Cesium) บนพื้นผิวสีฟ้า ของแกลเลียมอะซีไนด์ (Gallium asenide)
  • ภายในโปรตอน และนิวตรอน ประกอบด้วย อนุภาค เรียกว่า ควาร์ก (quark) 2 ชนิด ได้แก่ up quark และ down quark
  • up quark มีประจุ +2/3 down quark มีประจุ -1/3


  • โปรตอนประกอบด้วย 2 up quark และ 1 down quark ทำให้มีประจุรวม = +1
  • นิวตรอนประกอบด้วย 1 up quark และ 2 down quark ทำให้มีประจุรวม = 0
  • อะตอมจึงประกอบด้วย อิเล็กตรอน ที่มีมวลน้อย เคลื่อนที่อยู่ในที่ว่าง รอบ ๆ นิวเคลียสที่มีมวลมาก แต่ขนาดเล็ก และมีคว้าก เป็นองค์ประกอบอยู่ภายใน
 
 

 

1


 

 

 

 

ศัพท์วิทยาศาสตร์ ฉบับราชบัณฑิตสถาน

A  B  D  F  G  H  I  J  K  L  M  N  O  Q  R  S  T  U  V  W  X  Y