รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2017

20 ตุลาคม 2560

 

                     

 

รูปที่ 1 นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล 2017 ทั้งสามท่าน (ซ้าย) ศาสตราจารย์ Rainer Weiss อายุ 85 ปีเกิดที่กรุงเบอร์ลินในประเทศเยอรมนี แล้วอพยพตามครอบครัวมาอยู่ที่กรุงนิวยอร์ค สหรัฐอเมริกาเมื่อปีพ.ศ. 2482 (กลาง) ศาสตราจารย์ Barry Barish อายุ 81 ปี เกิดที่เมืองโอมาฮา มลรัฐเนบราสกา (ขวา) ศาสตราจารย์ Kip Thorne อายุ 77 ปี เกิดที่เมืองโลแกน มลรัฐยูทาห์ ศาสตราจารย์ Thorne คือต้นคิดคนหนึ่งและเป็นผู้อำนวยการสร้างร่วมของภาพยนตร์เรื่อง “Interstellar” ที่ออกฉายในปีพ.ศ. 2557

(ที่มารูป: http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/oct/03/2017-nobel-prize-for-physics-winners )

 

                 รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2560 ได้มอบให้แก่นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน 3 คน คือ Rainer Weiss, Kip Thorne และ Barry Barish จากความสำเร็จของผลงานในการร่วมกันพัฒนาโครงการ Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) เพื่อตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งได้ประกาศการความสำเร็จครั้งแรกเมื่อ เดือนกุมภาพันธ์ปีที่แล้ว (โปรดดูรายละเอียดที่บทความชื่อ “การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง” โดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ชาญกิจ คันฉ่อง  ในคอลัมน์ “ข่าวพิเศษ” ของ website นี้) ทั้งสามท่านจะได้รับรางวัลเป็นเงินสด 9 ล้านโครนาสวีเดน หรือประมาณ 36.5 ล้านบาท โดย ศาสตราจารย์ Weiss จะได้รับประมาณ 18 ล้านบาท ส่วนศาสตราจารย์ Thorne กับศาสตราจารย์ Barish จะได้รับท่านละประมาณ 9 ล้านบาท

 

                    

 

รูปที่ 2 ภาพถ่ายห้องปฏิบัติการวิจัย LIGO แห่งที่ 1 ที่เมือง Livingston มลรัฐ Louisiana ส่วนแห่งที่ 2 ที่มีลักษณะเหมือนกัน ตั้งอยู่ที่ศูนย์วิจัย Hanford ของ DOE (Department of Energy) ใกล้เมือง Richland มลรัฐวอชิงตัน ทั้งสองแห่งได้รับการสนับสนุนงบประมาณตลอดมาตั้งแต่เริ่มต้นเป็นเวลากว่า 40 ปี นับพันล้านเหรียญสหรัฐ จาก National Science Foundation (NSF) ของสหรัฐอเมริกา และบริหารโครงการโดยมหาวิทยาลัย Caltech กับ MIT ร่วมกัน โครงการต่อยอดที่เรียกว่า Advanced LIGO Project ซึ่งเริ่มต้นขึ้นในปีพ.ศ. 2551 ได้รับการสนับสนุนงบประมาณเสริมจาก Max Planck Society ของประเทศเยอรมนี, Science and Technology Facilities Council ของประเทศอังกฤษ และ Australian Research Council ของประเทศออสเตรเลีย ปัจจุบันมีนักวิทยาศาสตร์กว่า 1,200 คนจากประมาณ 100 สถาบันวิจัยทั่วโลกที่ร่วมกันทำงานในโครงการนี้ (ที่มารูป: http://www.bbc.com/news/science-environment-29168676)

 

                 ความสำคัญของนักฟิสิกส์ทั้งสามต่อโครงการ LIGO สามารถกล่าวโดยสังเขปได้ดังนี้ ศาสตราจารย์ Weiss  เป็นผู้บุกเบิกโครงการวัดคลื่นความโน้มถ่วงที่มหาวิทยาลัย MIT  เป็นคนต้นคิดในการใช้ระบบอินเตอร์เฟียโรมิเตอร์เป็นหัววัดคลื่นความโน้มถ่วง และพัฒนาระบบ Laser-based Interferometer ที่สามารถตัดสัญญาณรบกวนได้ดี ศาสตราจารย์ Thorne ซึ่งอยู่ที่มหาวิทยาลัย Caltech เป็นผู้ร่วมปลุกปั้นโครงการวัดคลื่นความโน้มถ่วงร่วมกับศาสตราจารย์ Weiss  มาตั้งแต่ปีพ.ศ. 2518 โดยที่เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจึงรับผิดชอบด้านการทำฐานข้อมูลของลักษณะสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่ LIGO จะวัดได้ เมื่อต้นตอคลื่นความโน้มถ่วงเป็นอุบัติการณ์ต่างๆในเอกภพ โดยใช้คอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงในการคำนวณ  ส่วนศาสตราจารย์ Barish เข้ามาร่วมโครงการในปีพ.ศ. 2537 โดยรับหน้าที่เป็นผู้อำนวยการโครงการคนที่ 2 ซึ่งเป็นเวลาที่โครงการอยู่ในช่วงวิกฤตที่กำลังจะถูกตัดความช่วยเหลือ ศาสตราจารย์ Barish สามารถกู้สถานะการณ์สำเร็จ ได้เข้ามาจัดรูปแบบการบริหารองค์กรเสียใหม่ และทำให้การทำงานก้าวหน้าขึ้นป็นอย่างมากในทุกมิติ ศาสตราจารย์ Sheldon Glashow แห่งมหาวิทยาลัยบอสตัน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลประจำปีพ.ศ. 2522 ได้พูดถึงความสำคัญของศาสตราจารย์ Barish ต่อโครงการ LIGO ว่า “ถ้าไม่มีเขา ก็จะไม่มีการค้นพบ 

 

                    นักฟิสิกส์ทั้งสามท่านถึงแม้จะดีใจกับรางวัล แต่ก็รู้สึกตะขิดตะขวงใจด้วยเมื่อได้รับการแสดงความยินดีจากนักข่าว เพราะทุกคนรู้ดีว่ามีนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และนักศึกษานับพันคนที่ร่วมกันทำงานอย่างหนักด้วยกว่าที่โครงการจะประสบความสำเร็จอย่างปัจจุบันนี้ ศาสตราจารย์ Weiss  ได้ให้สัมภาษณ์ว่า “มันเป็นความพยายามอย่างเสียสละที่ยาวนาน – ผมไม่อยากจะพูดเลย- ถึง 40 ปี ของคนหลายๆคนที่ต้องครุ่นคิดอยู่แต่เรื่องนี้ ที่ต้องทดลองเรื่องการวัดครั้งแล้วครั้งเล่า ที่ตอนแรกก็ล้มลุกคลุกคลาน แล้วต่อมาก็ค่อยๆจับทางได้และค่อยๆทำได้ดีขึ้นเรื่อยๆ  มันน่าตื่นเต้นมากที่ในที่สุดก็ประสบความสำเร็จจนได้ ”

 

                      

 

รูปที่ 3 ศาสตราจารย์ Thorne (ซ้าย) และ ศาสตราจารย์ Rochus Vogt (ขวา) ผู้อำนวยการคนแรกของโครงการ LIGO ถ่ายภาพที่ด้านหน้าของระบบวัดคลื่นความโน้มถ่วงต้นแบบที่พัฒนาโดย ศาสตราจารย์ Drever ที่ Caltech (กลาง)  (ที่มารูป:http://www.kavliprize.org/events-and-features/2016-kavli-prize-astrophysics-discussion-kip-thorne-and-rainer-weiss )

 

                    นอกจากนั้นวงการจะลืมอีกบุคคลหนึ่งไปเสียไม่ได้ คือ ศาสตราจารย์ Ronald Drever นักฟิสิกส์เชิงทดลองชาวสก็อต ซึ่งศาสตราจารย์ Thorne รับเข้ามาช่วยพัฒนากลุ่มทดลองวัดคลื่นความโน้มถ่วงที่ Caltech เมื่อปีพ.ศ. 2522 จนเกษียณอายุเมื่อปีพ.ศ. 2545 กลับไปอยู่ที่สก็อตแลนด์ ศาสตราจารย์ Drever มีส่วนอย่างสำคัญในการพัฒนาระบบอินเตอร์เฟียโรมิเตอร์ความไวสูงที่เป็นอิสระสูงจากการสั่นรบกวนจากสิ่งแวดล้อมบนโลก ซึ่งเป็นระบบที่ใช้ในการวัดคลื่นความโน้มถ่วงได้ครั้งแรกนั้น  เป็นที่ยอมรับกันทั่วไปว่าศาสตราจารย์ Drever เป็นผู้ร่วมบุกเบิกที่สำคัญคนหนึ่งของโครงการ LIGO แต่ที่ไม่ได้ปรากฏชื่อท่านเป็นผู้รับรางวัลในครั้งนี้ด้วย ก็เพราะท่านเสียชีวิตไปก่อนเมื่อวันที่ 7 มีนาคม พ.ศ. 2560 ซึ่งทางราชบัณฑิตยสถานสวีเดนมีกฎเกณฑ์ว่าจะไม่มอบรางวัลโนเบลให้กับผู้ที่เสียชีวิตไปแล้ว

 

                      ความสำเร็จของโครงการ LIGO ที่วัดคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรกเมื่อปีพ.ศ. 2016 นอกจากจะเป็นการเปิดหน้าต่างมองเอกภพบานใหม่ ในทิศทางใหม่ ทำให้เกิดการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์แบบใหม่ที่เรียกว่า Gravity Wave Astronomy แล้ว ยังเป็นกำลังใจและแหล่งประสบการณ์ที่สำคัญของการพัฒนาโครงการวัดคลื่นความโน้มถ่วงของโลก ปัจจุบันมีโครงการวัดคลื่นความโน้มถ่วงที่กำลังจะเกิดขึ้นอีกหลายแห่ง เช่นที่ประเทศอินเดีย และจีน เป็นต้น แต่ที่เริ่มดำเนินการได้แล้ว ถือเป็นแห่งที่สามของโลกคือห้องปฏิบัติการวิจัย Virgo (ตั้งตามชื่อกลุ่มดาวหญิงสาว (Virgo)) ที่ประเทศอิตาลี ซึ่งเริ่มการก่อสร้างเมื่อปีพ.ศ. 2539 แล้วพัฒนาเพิ่มสมรรถนะขึ้นเป็นระดับ Advanced Virgo ที่สร้างเสร็จสมบูรณ์ในปีพ.ศ. 2559 และใช้เวลาไม่นานเลยในการประสบความสำเร็จ เพราะเมื่อวันที่ 27 กันยายน พ.ศ. 2560 Virgo กับ LIGO ได้ร่วมกันประกาศการวัดพบคลื่นความโน้มถ่วงของวันที่ 14 สิงหาคม พ.ศ. 2560 โดยเกิดมาจากการรวมตัวกันของหลุมดำคู่

 

                      และเพิ่งเมื่อวันที่ 16 ตุลาคมที่ผ่านมาที่ LIGO ได้ประกาศข่าวใหญ่ครั้งล่าสุดของการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงที่วัดได้เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 2560 ที่ไม่ได้เกิดมาจากหลุมดำเหมือนที่ผ่านมา แต่ในครั้งนี้มีต้นตอเป็นดาวนิวตรอน 2 ดวงชนกัน  รายละเอียดของเรื่องนี้โปรดดูที่บทความชื่อ “กำเนิดดาวนิวตรอน -ดาวควอนตัมประหลาด” โดยดร. มณีเนตร  เวชกามา ที่ลงคู่กันนี้แล้ว

 

                     

 

รูปที่ 4 ห้องปฏิบัติการวิจัย Virgo ใกล้เมือง Pisa ประเทศอิตาลี Virgo ได้รับการสนับสนุนงบประมาณเริ่มต้นจาก Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ของประเทศอิตาลี และจาก Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ของประทศฝรั่งเศส  ต่อมาภายหลังได้รับงบประมาณเสริมจากประเทศเนเธอร์แลนด์, โปแลนด์, ฮังการี และสเปน บริหารโครงการโดยองค์การ European Gravitational Observatory ปัจจุบันมีนักฟิสิกส์และวิศวกรกว่า 320 คนจาก 20 ศูนย์วิจัยทั่วยุโรปร่วมกันทำงานวิจัยที่ Virgo 

(ที่มารูป: https://www.theverge.com/2017/10/16/16471616/gravitational-waves-ligo-virgo-neutron-stars-merger-multi-messenger-astronomy)