รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้เป็นของนักวิทยาศาสตร์สามคนจากการพัฒนาสาขาเลเซอร์ฟิสิกส์ หนึ่งในนั้นเป็นผู้หญิงคนแรกในรอบ 55 ปี และคนที่ 3 ของสาขาฟิสิกส์

นักฟิสิกส์ 3 คน ผู้ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ประจำปี 2018 ได้แก่ อาเธอร์ แอชกิน (Arthur Ashkin) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันสำหรับผลงาน ‘คีมจับเชิงแสง’ และการประยุกต์ใช้มันในการศึกษาระบบทางชีววิทยา และเจอร์ราร์ด เมาโร (Gérard Mourou) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสกับดอนนา สตริคแลนด์ (Donna Strickland) นักฟิสิกส์ชาวแคนาดาจากวิธีการพัฒนาเลเซอร์แบบพัลส์ (เลเซอร์ชนิดปล่อยแสงออกมาเป็นจังหวะ) ที่เข้มข้นสูงมากและสั้นมาก

อาเธอร์ แอชกิน วัย 96 ปี ได้รับรางวัลจากการคิดค้น ‘คีมจับเชิงแสง’ (Optical tweezer) ซึ่งเป็นหลักการการใช้แขนลำแสงเลเซอร์มาจับสิ่งเล็กๆ ทำให้สามารถตรวจหาและควบคุมอนุภาค อะตอม ไวรัส แบคทีเรีย และเซลล์สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอื่นๆ ได้ นี่เป็นเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ยุคก่อน ที่มีแนวคิดการใช้ ‘แรงดันที่เกิดจากการปะทะกับโฟตอนของแสง’ (radiation pressure) มาใช้เคลื่อนย้ายวัตถุ (ซึ่งคณะกรรมการโนเบลวาดภาพว่า เหมือนกับการใช้ไดร์เป่าผมเป่าลูกปิงปองให้ลอยขึ้น) วิธีการนี้ ทำให้สังเกตและศึกษากลไกสิ่งมีชีวิตได้โดยไม่ทำให้มันเสียสภาพ

ในปี 1987 อาเธอร์ แอชกิน สามารถใช้คีมจับเชิงแสงนี้จับภาพแบคทีเรียที่ยังมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ทำอันตรายมัน เมื่อค้นพบดังนั้น เขาก็เริ่มใช้มันศึกษาระบบกลไกทางชีววิทยาทันที ตอนนี้มีการนำคีมจับเชิงแสงไปใช้ตรวจสอบกลไกของสิ่งมีชีวิตอย่างแพร่หลาย

ส่วน เจอร์ราร์ด เมาโร และ ดอนนา สตริคแลนด์ ได้รับรางวัลจากการพัฒนาเลเซอร์แบบพัลส์ ซึ่งตีพิมพ์เป็นบทความในปี 1985 พวกเขาสามารถสร้างเลเซอร์พัลส์ที่มีความเข้มข้นสูงและระยะเวลาแผ่รังสีสั้นมากๆ เทคนิคที่ทั้งคู่พัฒนาขึ้นเป็นเลเซอร์พัลส์ที่สั้นที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างขึ้น เป็นการพัฒนาพื้นที่วิจัยใหม่และนำไปใช้ในอุตสาหกรรมและการแพทย์ได้กว้างขวาง โดยเฉพาะการผ่าตัดดวงตา

เทคนิคที่ทั้งคู่เป็นผู้บุกเบิกเรียกว่า chirped pulse amplification หรือ CPA ซึ่งเป็นการนำพัลส์เหล่านี้ไป ‘ยืด’ เพื่อจะได้นำเข้าไปเพิ่ม (amplify) พลังงานได้ แล้วย้อนกลับมา ‘บีบ’ ให้หดสั้นลง และเมื่อพัลส์เหล่านี้ถูกบีบให้หดลง และสั้นลงเรื่อยๆ ก็จะทำให้แสงถูกอัดให้อยู่ในพื้นที่เท่าเดิมได้มากขึ้น ส่งผลให้เกิดเป็นพัลส์ความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการผ่าตัดดวงตาของหลายล้านคน อันเป็นกระบวนการที่ต้องใช้ลำแสงเลเซอร์ที่คมที่สุด และพัลส์ที่เข้มข้นและสั้นมากๆ นี้ตอบโจทย์การผ่าตัดบริเวณดวงตาได้ดีโดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อที่บอบบาง

สตริคแลนด์ให้สัมภาษณ์ทางโทรศัพท์ว่ารู้สึกอย่างไรที่เป็นผู้หญิงคนที่ 3 ที่ได้รับรางวัลนี้ เธอแปลกใจ “ฉันคิดว่าน่าจะมีมากกว่านี้” ความคิดแรกที่เกิดขึ้นหลังจากที่ได้รับโทรศัพท์เช้านี้คือ “มันบ้ามาก”

เธอยังเป็นผู้หญิงคนแรกในรอบ 55 ปีที่ได้รับรางวัลนี้

 

 

ที่มาภาพ: https://www.nobelprize.org/

ที่มา:

Tags: , , , , , , ,