จากผลงานอันโดดเด่นในการเป็นผู้อยู่เบื้องหลังและขับเคลื่อน หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ (IceCube Neutrino Observatory) ณ ขั้วโลกใต้ จนนำไปสู่การค้นพบนิวทริโนพลังงานสูงที่มีแหล่งกำเนิดจากปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์นอกระบบสุริยะ
นิวทริโน: อนุภาคปริศนาผู้ทะลวงเอกภพ
ในเรื่องนี้ NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) ให้ความรู้ว่า นิวทริโน (Neutrino) คือหนึ่งในอนุภาคมูลชาติที่มีอยู่มหาศาลในเอกภพ ในทุก ๆ วินาทีจะมีนิวทริโนประมาณ 3–8 ล้านล้านอนุภาคเคลื่อนที่ผ่านฝ่ามือของมนุษย์ แต่มนุษย์กลับไม่เคยรู้สึกถึงมัน เนื่องจากนิวทริโนมีมวลน้อยมากจนแทบวัดไม่ได้ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงแสง และมีปฏิสัมพันธ์กับสสารทั่วไปต่ำอย่างยิ่ง นิวทริโนส่วนใหญ่จึงสามารถเดินทางทะลุผ่านฝ่ามือ พื้นโลก หรือแม้แต่แกนกลางของโลกออกไปอีกฝ่าซีกได้โดยไม่ชนเข้ากับสิ่งใดเลย
ความสามารถในการทะลุทะลวงนี้ทำให้นิวทริโนกลายเป็น “ผู้ส่งสาร” ชั้นดีจากอวกาศอันไกลโพ้น ที่สามารถนำพาข้อมูลจากปรากฏการณ์ซึ่งแสงปกติไม่สามารถเล็ดลอดออกมาได้ แต่ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติแทบไม่จับกับสิ่งใดเลยนี้ ก็ทำให้การตรวจวัดนิวทริโนกลายเป็นความท้าทายขั้นสูงสุดของวงการฟิสิกส์
เส้นทางการค้นพบและประวัติศาสตร์ในฟิสิกส์นิวทริโน
การศึกษานิวทริโนมีพัฒนาการสำคัญที่เคยได้รับรางวัลโนเบลมาแล้วหลายยุคสมัย
- ปี 1956: ค้นพบและยืนยันการมีอยู่ของนิวทริโนครั้งแรกจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดย Clyde Cowan และ Frederick Reines (ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1995)
- ปี 1968: ตรวจพบนิวทริโนที่มาจากดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก นำโดย Raymond Davis, Jr., John N. Bahcall และ Masatoshi Koshiba (ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2002)
- 23 กุมภาพันธ์ 1987: หอสังเกตการณ์นิวทริโน 3 แห่งทั่วโลก ตรวจพบนิวทริโนในปริมาณสูงผิดปกติ ซึ่งในอีก 3 ชั่วโมงต่อมา นักดาราศาสตร์จึงได้เห็นแสงวาบจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา SN 1987A พิสูจน์ให้เห็นว่านิวทริโนสามารถเดินทางมาเตือนนักดาราศาสตร์ล่วงหน้าได้ก่อนที่แสงจากการระเบิดจะมาถึง
IceCube Neutrino Observatory: เนรมิตธารน้ำแข็งขั้วโลกให้เป็นกล้องโทรทรรศน์
หอสังเกตการณ์รุ่นแรก ๆ อย่าง Kamiokande II ในญี่ปุ่น ต้องใช้น้ำบริสุทธิ์ถึง 3,000 ตันใต้ภูเขาสูงเพื่อเป็นตัวกลางในการตรวจจับนิวทริโน แต่งานดังกล่าวตรวจพบอนุภาคจากการระเบิด SN 1987A ได้เพียง 12 อนุภาคเท่านั้น
การจะตรวจจับ “นิวทริโนพลังงานสูง” ซึ่งเกิดจากปรากฏการณ์รุนแรงในเอกภพและมีปริมาณน้อยกว่านิวทริโนทั่วไปอย่างมาก จำเป็นต้องใช้ตัวกลางที่มีขนาดใหญ่โตมหาศาล ในปี 1988 ฟรานซิส ฮัลเซน จึงได้เสนอแนวคิดสุดขั้ว โดยการเปลี่ยนธารน้ำแข็งอันบริสุทธิ์ ไร้การรบกวน และกว้างใหญ่ ณ ขั้วโลกใต้ ให้กลายเป็นเครื่องตรวจจับธรรมชาติ
โปรเจกต์ไอซ์คิวบ์ใช้วิธีเจาะหลุมลึกลงไปในธารน้ำแข็ง และติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับแสง (Photomultiplier Tubes) ไว้ใต้แนวน้ำแข็งที่มีปริมาตรครอบคลุมกว่า 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร สร้างเสร็จสมบูรณ์ในปี 2011 และหลังจากนั้นเพียงไม่กี่ปี ไอซ์คิวบ์ก็ประสบความสำเร็จในการตรวจพบนิวทริโนพลังงานสูงจากนอกระบบสุริยะ เปิดฉากยุคใหม่ของการสำรวจเอกภพด้วยนิวทริโนจนส่งผลให้ฮัลเซนได้รับรางวัลโนเบลในปี 2026
หน้าต่างบานใหม่แห่ง “ดาราศาสตร์พหุพาหะ”
ปกติแล้ว อนุภาคแสงที่เกิดขึ้น ณ ใจกลางดวงอาทิตย์อาจต้องใช้เวลานานนับแสนถึงล้านปีกว่าจะเดินทางผ่านมวลอันหนาแน่นออกมาถึงพื้นผิว แต่สำหรับนิวทริโน มันสามารถพุ่งตรงออกจากใจกลางดวงอาทิตย์หรือทะลุผ่านชั้นเปลือกดาวฤกษ์ที่กำลังระเบิดออกมาได้ทันที นิวทริโนจึงช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นปรากฏการณ์ทางอวกาศได้ลึกและรวดเร็วกว่าคลื่นแสง
สำหรับประเทศไทย สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) ได้วางให้วิจัยด้านจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์พลังงานสูงเป็นหนึ่งในสาขาหลัก โดยมีนักดาราศาสตร์ไทยร่วมศึกษาในโครงการหอสังเกตการณ์นิวทริโนใต้ดิน Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) ในประเทศจีน
ในอนาคต นิวทริโนจะกลายเป็นหัวใจสำคัญของ “ดาราศาสตร์พหุพาหะ” (Multi-messenger Astronomy) ร่วมกับคลื่นความโน้มถ่วงและรังสีแกมมา ซึ่งจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ไขปริศนาเรื่องสสารมืด (Dark Matter) ไปจนถึงการมองข้ามกำแพงรังสีไมโครเวฟพื้นหลัง เพื่อศึกษา Cosmic Neutrino Background ย้อนเวลากลับไปสำรวจเอกภพในยุคแรกเริ่มก่อนที่จะกำเนิดคลื่นแสงแรกขึ้นมา
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล: nobelprize, NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
