physics

ฟิสิกส์

นักฟิสิกส์ญี่ปุ่นหวังจะไขปริศนาจักรวาล

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์โลกพยายามที่จะไขปัญหาเกี่ยวกับจักรวาล ญี่ปุ่นก็ได้เปิดอุทยานวิทยาศาสตร์ด้านอะตอมเพื่อศึกษาจักรวาลในระดับที่เล็กที่สุด

คนงานแสดงเครื่องของซินโครตรอนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 เมตร ซึ่งจะผลิตนิวตรอนและนิวตริโน และสามารถใช่้ศึกษาวัสดุศาสตร์และวิทยาศาสตร์ชีวภาพได้ที่ Japan Atomic Energy Agency (JAEA) ใน Tokai Research and development center ที่หมู่บ้านโทไกในอิบารากิ รูปจากphysorg.com

Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC Center) ที่มีมูลค่า 1.36 พันล้านดอลลาห์ เป็นโครงการที่รัฐบาลลงทุนให้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจะเปิดใช้ในเดือนธันวาคมนี้ซึ่งจะ 1 ใน 3 ศูนย์วิทยาศาสตร์ของโลก ศูนย์รวมการศึกษาด้านนิวเคลียร์ขนาดยักษ์ในโทไก ที่อยู่ 100 กิโลเมตรออกไปทางเหนือของโตเกียวถูกออกแบบมาเพื่อช่วยนักวิทยาศาสตร์ศึกษาวัตถุต่าง ๆ บนโลกในระดับอะตอม

การทดสอบระบบการยิงแสง Large Hadron Collider ประสบความสำเร็จ

CERN ประกาศความสำเร็จในการทดสอบระบบการยิงลำอนุภาคของ Large Hadron Collider ครั้งที่ 2 และเป็นครั้งสุดท้าย ซึ่งการทดสอบนี้ทำให้ปฏิบัติการ LHC จะเริ่มยิงลำอนุภาคเข้าสู่ LHC

เส้นทางเดินของอนุภาคใน LHCb vertex detector (VELO) และ เกิดจาก calorimeter ของการทดลองในระหว่างการทดสอบการยิงลำอนุภาคพร้อมกัน รูปจาก

เมื่อวันศุกร์ที่ 22 สิงหาคม 2008 กลุ่มของอนุภาคจำนวนเล็กน้อยได้ถูกส่งจาก เครื่องเร่ง Super Proton Synchrotron (SPS) ไปยัง LHC หลังจากการปรับแต่งให้เกิดความเหมาะสม กลุ่มของอนุภาคส่วนหนึ่งได้ถูกดีดจากสายส่งไปยังท่อนำอนุภาคของ LHC และวิ่งวนทวนเข็มนาฬิกาในระยะทาง 3 กิโลเมตรรอบ LHC

โมเดลช่วยคอมพิวเตอร์จัดเรียงข้อมูลคล้ายมนุษย์

มนุษย์มีความเป็นธรรมชาติอยู่แล้วในการที่จะเรียงชุดลำดับของข้อมูล ซึ่งเป็นทักษะที่คอมพิวเตอร์จำลองได้ยาก การต้องเผชิญหน้ากับชุดข้อมูลจำนวนมาก คอมพิวเตอร์จะไม่รู้ว่าจะต้องเริ่มที่ไหน จนกว่าจะถูกโปรแกรมให้มองถึงโครงสร้างพิเศษ เช่น ระบบลำดับขั้น (hierarchy) ลำดับแบบเส้นตรง (linear order) หรือ กลุ่มของชุดข้อมูล

รูป รูปแบบของชุดข้อมูล ภาพจากphysorg.org

ปัจจุบัน การประยุกต์นี้จะมีผลต่อวงการปัญญาประดิษฐ์เทียม (AI) โมเดลใหม่ที่พัฒนาจากมหาวิทยาลัย MIT สามารถช่วยคอมพิวเตอร์ในการจัดเรียงรูปแบบในแบบที่มนุษย์ทำได้ โมเดลดังกล่าวได้รายงานลงวารสาร Proceedings of the National Academy of Science ซึ่งสามารถวิเคราะห์ชุดข้อมูลและหารูปแบบการจัดเรียงข้อมูลที่ดีที่สุดได้

วิศวกรรมหาทางใช้ทองแบบใหม่ได้

การที่ทองเปล่งประกายมีความสำคัญมากกว่าความสวยงาม นักวิจัยจาก MIT ได้ค้นพบวิธีการที่จะใช้ทาองชิ้นเล็ก ๆ ในการต่อสู้กับมะเร็ง ขนส่งยาหรือมากกว่านั้น

แท่งนาโนทองคำ รูปจาก physorg.org

ก่อนที่แท่งทองคำขนาดนาโน จะสามารถมีประสิทธิภาพได้ต้องการ นักวิจัยต้องค้นหาทางออกที่จะแก้ปัญหาที่ยากข้อหนึ่งให้ได้ก่อนนั้นคือ การที่ผิวหน้าของอนุภาคที่เล็กนี้จะถูกเคลือบด้วยโมเลกุลที่ไม่ต้องการ เช่น ผลพลอยได้จากปฏิกิริยาทางการสังเคราะห์ ซึ่งทำให้การการป้องกันการสร้างแท่งทองคำขนาดนาโนที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ เคมีผิวหน้าเป็นกุญแจของงานนี้ ซึ่งหากต้องการที่จะมีความเชี่ยวชาญเพื่อจะประยุกต์ใช้งานดังกล่าวแล้ว จะต้องมีนักวิจัยที่ทุ่มเทลงมาทำความเข้าใจในเรื่องผิวหน้านี้

ตัวเก็บพลังงานไฟฟ้าแบบโพลิเมอร์ ยืดหยุ่นและปรับได้ง่าย

การเพิ่มจำนวนของพลังงานจากแสงอาทิตย์ ลม หรือแม้แต่พลังงานจากคลื่น และความเร่งด่วนของยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ 2 ระบบคือพลังงานไฟฟ้าและเชื้อเพลิง ต้องการวิธีที่จะเก็บพลังงานไฟฟ้าที่สูงที่มีความยืดหยุ่นและเป็นไปได้จริง ปัจจุบันนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนน์ สเตรท ได้พัฒนาตัวเก็บประจุที่อิง ferroelectric polymer ที่สามารถจ่ายพลังงานได้รวดเร็วและเบากว่าแบตเตอรี่ในปัจจุบัน

การเก็บพลังงานไฟฟ้าเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับผู้ที่ใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกอย่าง แม้แต่พลังงานทางเลือกอย่างเซลล์สุริยะก็ยังต้องมีแหล่งเก็บพลังงานที่เกินมาเพื่อใช้ในยามคำ่คืน นักวิจัยได้รายงานเรื่องดังกล่าวในที่ประชุม 236th national American Chemical Society ในเรื่องการพัฒนาโพลิเมอร์ที่ปรับความเข้มข้นของพลังงานได้และโพลิเมอร์เซรามิกขนาดนาโนที่จะทำหน้าที่เป็นวัสดุเก็บพลังงานของตัวเก็บประจุ และนักวิจัยเชื่อว่าตัวเก็บประจุโพลิเมอร์แบบปรับค่าได้จะมาแทนที่แบตเตอรี่ในอนาคต

ก้าวข้ามกำแพงระดับอะตอมเพื่อศึกษาเคมีพื้นฐาน

ในการทดลอง โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกทำให้ล้มด้วยความเร็วสูง บนของเหลวความหนาแน่นสูง ที่พุ่งชนบนผิวและกระเด้งไปมา นักวิทยาศาสตร์อย่างรู้ว่าหลังการชนแล้วเกิดอะไรขึ้นกับโมเลกุล เร็วหรือช้า ไปข้างหน้า หรือข้างหลัง หรือด้านข้าง ซึ่งนี้เป็นคำถามที่เจาะลงไปในหัวใจของเคมีวิทยาและฟิสิกส์ของปฏิกิริยาระหว่างก๊าซกับของเหลว ซึ่งนี้จะทำให้เข้าใจกลไกทางเคมีที่สำคัญเช่น การหายใจ และภาพรายละเอียดของสิ่งที่เกิดขึ้นกำลังปรากฏให้ทุกคนได้เห็นกันว่าเมื่อก๊าซเจอของเหลวแล้วจะเกิดอะไรขึ้น

นักวิจัยสร้างหลักกิโลในการค้นพบกลศาสตร์ควอนตัม

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอเนีย ซานต้า บาร์บาล่า ได้ไปถึงจุดที่นักวิจัยเรียกว่า หลักกิโลในการทดลองด้านกลศาสตร์ควอนตัม

ภาพขยายของวงจรที่ใช้ในการทดลองด้านกลศาสตร์ควอนตัม ภาพจาก physorg.com

จากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ลงวารสาร Nature นักวิจัยได้แสดงวิธีใช้วงจรไฟฟ้าตัวเหนี่ยวนำยิ่งยวดที่รู้จักในชื่อ Josephson phase qubit ที่ถูกพัฒนาในห้องทดลองมาร์ตินิส มาควบคุมการปั๊มโฟตอนของไมโครเวฟ เข้าไปใน superconducting microwave resonator ที่ละหนึ่งตัว

นักวิจัยไขความลับผิวระหว่างน้ำและน้ำมัน

เมื่อนำน้ำมันและนำเทรวมกัน ก็จะเกิดการเจอกันของทั้งสองเกิดเป็นชั้นแยกหว่างกัน นักวิจัยได้รายงานว่าปฏิกิริยาในชั้นระหว่างน้ำและน้ัมนเกิดขึ้นได้อย่างไร ในวารสาร Physical Review Letters

การค้นพบล่าสุดให้ผลขัดแย้งกับรายงานเก่าที่ว่าเมื่อน้ำกับน้ำมันเจอกัน จะเกิดชั้นบาง ๆ ของไอน้ำที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ อยู่ระหว่างน้ำกับน้ำมัน ทำให้ของเหลวทั้ง 2 แยกจากกัน และเกิดชั้นที่มีความอ่อนไหวและแปรผันได้ง่ายระหว่างของเหลวทั้ง 2

นักวิจัยอธิบายออกซิเจนจับตัวกันอย่างไรภายใต้ความดัน

ออกซิเจนเป็นธาตุอันดับ 3 ที่มีอยู่มากมายบนโลกนี้ และมีความจำเป็นบนโลกมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงภายใต้ความกดอากาศทำให้ออกซิเจนกลายเป็นของแข็งและมีสีที่เฉพาะตัว เมื่ออยู่ในสภาพนั้นออกซิเจนจะมีคุณสมบัติเหมือนโลหะและทำตัวเป็นตัวเหนี่ยวนำยิ่งยวด กลไกที่เกิดขึ้นของปรากฏการณ์ที่น่าประหลาดนี้สร้างความหลงใหลให้นักวิทยาศาสตร์มานับทศววรษ โดยเฉพาะ จุดกำเนิดของการค้นพบล่าสุดของกลุ่มออกซิเจน 4 ตัว (O2)4 ในรูปของแข็ง และมีสีแดง

ภาพจำลองพันธะและพันะตรงข้ามของกลุ่มโมเลกุลของออกซิเจน รูปจาก physorg.cpm

ตามหาต้นกำเนิดสสารและตัวต่อต้านสสาร

ในนิยายวิทยศาสตร์หลาย ๆ เรื่องจะพูดปฏิสสาร (Antimatter) ว่าเป็นแหล่งพลังงานอนาตคที่ไม่มีวันหมด แต่ในความเป็นจริงปฏิสสารหาไม่ได้ตามธรรมชาติทั้งบนโลกและในอวกาศ และก็ไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นมาใช้ในการศึกษาได้อย่างง่ายดาย ซึ่งในงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ในยุโรปกลุ่มหนึ่งก็ได้พยายามศึกษาที่มาของสสารและปฏิสสารในจักวาลโดยการวัดโมเมนต์ของคู่ขั้วไฟฟ้าของนิวตรอน (electrical dipole moment of neutrons | moment ในทางฟิสิคส์หมายถึงเว็คเตอร์ที่ชี้ทิศทางและปริมาณของแรงที่กระทำต่อสิ่งหนึ่ง ๆ) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของสมบัติทางฟิสิคส์ของสสารและปฏิสสาร เนื่องจากว่านิวตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเพราะว่ามีควาซ์ก (quarks) ทั้งที่เป็นบวกและเป็นลบอยู่รวมกันในพื้นที่แคบ ๆ ภายในนิวตรอน ซึ่งทำให้นิวตรอนมีสมบัติของคู่ขั้วไฟฟ้าที่มีขั้วตรงกันข้ามกัน (นึกภาพนิวตรอนเหมือนลูกโลกแล้วมีควาร์กบวกอยู่ขั้วโลกเหนือ และควาร์กลบอยู่ขั้วโลกใต้ ทางเหนือก็จะมีสมบัติเป็นบวกทางไฟฟ้า ทางใต้ก็จะเป็นลบ และถ้าเราลดขนาดของโลกลงเรื่อย ๆ ขั้วไฟฟ้าก็จะอยู้ใกล้กันเรื่อย ๆ นะครับ)

roti

Syndicate content