ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

“ควอนตัมเซนเซอร์” บน ISS จะเปลี่ยนมุมมองการศึกษาอวกาศอย่างไร

28 ส.ค. 673 นาที28 ส.ค. 67

การศึกษาสถานะทาง “ควอนตัม” ของอะตอมบนโลกเป็นเรื่องที่ยาก เนื่องจากบนพื้นโลกมีแรงโน้มถ่วงที่จะคอยดึงดูดอะตอมเหล่านี้ให้ตกถึงพื้น เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้จึงมีแนวคิดในการศึกษาทางควอนตัมนอกโลกเพื่อยืดระยะเวลาในการศึกษาให้เพิ่มมากยิ่งขึ้น

ขนาดตัวอักษร

การศึกษาสถานะทาง “ควอนตัม” ของอะตอมบนโลกเป็นเรื่องที่ยาก เนื่องจากบนพื้นโลกมีแรงโน้มถ่วงที่จะคอยดึงดูดอะตอมเหล่านี้ให้ตกถึงพื้น เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้จึงมีแนวคิดในการศึกษาทางควอนตัมนอกโลกเพื่อยืดระยะเวลาในการศึกษาให้เพิ่มมากยิ่งขึ้น เปิดมิติใหม่ในการศึกษาควอนตัมที่ยาวนานมากขึ้น

เมื่อเรามองลงไปในอะตอม พฤติกรรมของมันนั้นแตกต่างจากวัตถุที่มันสร้างขึ้นมามาก มันทั้งไม่แน่นอน เต็มไปด้วยความแปลกประหลาด บางครั้งก็มีสมบัติเป็นอนุภาค บ้างก็กลายเป็นคลื่น ซึ่งสิ่งนี้คือสมบัติที่เราเรียกกันว่าสมบัติทางควอนตัม

ภาพวาดจิตรกรรมของภายในห้องปฏิบัติการควอนตัม Cold Atom Lab ที่สร้างฟองก๊าซที่เย็นจัดจนกลายสภาพเป็นสถานะทางควอนตัมได้ในอวกาศ

เพื่อให้การศึกษาง่ายขึ้นเราจะลดอุณหภูมิของอะตอมให้ลดลงจนใกล้อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (ใกล้เคียง -273.15 องศาเซลเซียส) จนอะตอมกลายสถานะเป็น สถานะโบส-ไอน์สไตน์ (Bose–Einstein condensate) ที่อะตอมทั้งหมดจะใกล้ชิดกันจนประพฤติตัวคล้ายกับอะตอมเพียงอะตอมเดียว ซึ่งเป็นสถานะของสสารสถานะที่ 5 เหมือนกับสถานะของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และพลาสมา ที่เรารู้จักกัน เมื่อสสารอยู่ในสถานะนี้จะทำให้การศึกษาสมบัติทางควอนตัมเป็นไปได้ง่ายมากยิ่งขึ้น

แต่ต่อให้เราทำให้สสารของเราใหญ่ขึ้นและสังเกตได้ง่ายขึ้นแล้ว สสารเหล่านี้ก็ยังคงถูกดึงดูดโดยแรงโน้มถ่วงของโลกอยู่ สสารที่เราสนใจย่อมตกถึงพื้นและแตะกับพื้นผิวอยู่ดีทำให้การศึกษามีขีดจำกัดด้านเวลา ดังนั้นเพื่อให้การศึกษาสามารถทำได้นานขึ้น นักฟิสิกส์จึงมีความคิดที่จะส่งการทดลองเหล่านี้ออกไปนอกอวกาศเพื่อที่จะทำให้สสารเหล่านี้ลอยอยู่กลางอวกาศได้นานมากขึ้น

ภาพถ่ายห้องปฏิบัติการควอนตัม Cold Atom Lab ภายในสถานีอวกาศนานาชาติ

Cold Atom Lab คือห้องปฏิบัติการด้านควอนตัมฟิสิกส์ที่ติดตั้งบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) มันถูกส่งขึ้นไปติดตั้งบนสถานีอวกาศตั้งแต่เดือนพฤษภาคม 2018 ซึ่งตลอดระยะเวลา 6 ปีในวงโคจรรอบโลก มันได้เปิดประตูบานใหม่สู่การทำการทดลองด้านควอนตัมฟิสิกส์ ที่สามารถดำเนินทดลองได้ยาวนานกว่าการทดลองบนพื้นโลก ภายในเครื่อง Cold Atom Lab มีเครื่องมืออะตอมอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (Atom Interferometer) ที่สามารถตรวจวัดแรงโน้มถ่วง สนามแม่เหล็ก และแรงอื่น ๆ ได้อย่างแม่นยำ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรบนโลกใช้เครื่องมือนี้เพื่อศึกษาลักษณะพื้นฐานของแรงโน้มถ่วงและพัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยในการนำทางของเครื่องบินและเรือเดินสมุทร

ภาพเคลื่อนไหวหลักการลดอุณหภูมิของอะตอมด้วยแสงเลเซอร์ภายใน Cold Atom Lab

ด้วยสมบัติของสสารที่อยู่ในสถานะโบส-ไอน์สไตน์มีลักษณะจำเพาะที่คล้ายกับอะตอมเพียงหนึ่งตัว มันจึงยังคงสภาพสมบัติทางควอนตัมอยู่ที่บางครั้งก็ประพฤติตนเป็นคลื่น ไม่ก็อนุภาค ซึ่งหากศึกษาอย่างต่อเนื่องต่อไปอาจจะสามารถนำไปพัฒนาต่อเป็นควอนตัมเซนเซอร์สำหรับการตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วง ความเร่งจากความโน้มถ่วงที่ละเอียดอ่อนที่อาจจะไขความลับและปริศนาของใจกลางดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ไปจนถึงความลับของสสารมืดและพลังงานมืดได้ ซึ่งนำไปสู่องค์ความรู้ใหม่ ๆ และเทคโนโลยีล้ำหน้าในอนาคต


🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

ที่มาข้อมูล : space, NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ควอนตัม
เขียนโดย

🌎 "รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก" ไปกับ Thai PBS Sci & Tech • วิทยาศาสตร์ • เทคโนโลยี นวัตกรรม • ดาราศาสตร์ • Media Literacy • Cyber Security • Tips & Tricks • Trends

บทความที่เกี่ยวข้อง

ครั้งแรก : ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์โดยแสงอาทิตย์วิทยาศาสตร์

ครั้งแรก : ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์โดยแสงอาทิตย์

“วิทยาศาสตร์ ทันโลก ทันชีวิต” พาไปดูผลงานในวงการวิทยาศาสตร์ล่าสุด เกี่ยวกับควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์ จะทำให้เรื่องของการทรานสปอร์ต (transport) มนุษย์ จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่ง ดังในภาพยนตร์ชุด Star Trek เกิดขึ้นได้จริง แค่ไหน ?

13 ก.ย. 69|13 ก.ย. 69
อ่านต่อ →
ผลิตไฟได้เกิน 100% นักวิจัยใช้กลไก Singlet Fission ทำให้แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟได้เกินคาดวิทยาศาสตร์

ผลิตไฟได้เกิน 100% นักวิจัยใช้กลไก Singlet Fission ทำให้แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟได้เกินคาด

นักวิจัยจากประเทศญี่ปุ่น ใช้กลไกควอนตัมแบบ Singlet Fission บนแผงโซลาร์เซลล์ ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตพลังงานไฟฟ้าให้มีมากขึ้น โดยผลิตได้ถึง 130%

25 เม.ย. 69|25 เม.ย. 69
อ่านต่อ →
ที่แรกของโลก! อังกฤษทดสอบระบบนำทาง "รถไฟควอนตัม" บอกพิกัดแม่นยำ-แก้ปัญหาดีเลย์วิทยาศาสตร์

ที่แรกของโลก! อังกฤษทดสอบระบบนำทาง "รถไฟควอนตัม" บอกพิกัดแม่นยำ-แก้ปัญหาดีเลย์

อังกฤษทดสอบ “ระบบนำทางควอนตัม” เป็นที่แรกในโลก เพื่อช่วยระบุตำแหน่งรถไฟให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยไม่ต้องพึ่งสัญญาณดาวเทียม และแก้ปัญหารถไฟมาไม่ตรงเวลา

25 เม.ย. 69|25 เม.ย. 69
อ่านต่อ →
นักศึกษาไทยเจ๋ง! บุกเวทีวิจัยโลก ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีตรวจจับนิวทริโน เชื่อมโยงความสำเร็จ Nobel Prize in Physics 2026Thai Genius

นักศึกษาไทยเจ๋ง! บุกเวทีวิจัยโลก ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีตรวจจับนิวทริโน เชื่อมโยงความสำเร็จ Nobel Prize in Physics 2026

13 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
“ราดำ” ภัยเงียบที่มากับบ้านหลังน้ำท่วมวิทยาศาสตร์

“ราดำ” ภัยเงียบที่มากับบ้านหลังน้ำท่วม

13 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ราวม่านโซลาร์เซลล์! เปิด-ปิดเองตามแสงแดด คุมผ่านมือถือ-เสียง ไม่ต้องเดินสายไฟเทคโนโลยี

ราวม่านโซลาร์เซลล์! เปิด-ปิดเองตามแสงแดด คุมผ่านมือถือ-เสียง ไม่ต้องเดินสายไฟ

13 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ใช้ร่างกายเป็นเครือข่าย! เซนเซอร์ขนาด 3 มม. เชื่อมอุปกรณ์ ช่วยตรวจ-รักษาเฉพาะจุดวิทยาศาสตร์

ใช้ร่างกายเป็นเครือข่าย! เซนเซอร์ขนาด 3 มม. เชื่อมอุปกรณ์ ช่วยตรวจ-รักษาเฉพาะจุด

13 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ลูกเรือ Crew-12 กลับถึงโลกปลอดภัย! ปิดฉากภารกิจในอวกาศ 237 วันอวกาศ

ลูกเรือ Crew-12 กลับถึงโลกปลอดภัย! ปิดฉากภารกิจในอวกาศ 237 วัน

09 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
รู้จัก 2 ภาพจาก Google Doodle ต้อนรับสัปดาห์อวกาศโลก 2026อวกาศ

รู้จัก 2 ภาพจาก Google Doodle ต้อนรับสัปดาห์อวกาศโลก 2026

08 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
อวกาศอาจเป็นทางออก ! เมื่อพลังงานจากโลกไม่พอใช้ จนหลายชาติเล็งผลิตไฟฟ้านอกโลกอวกาศ

อวกาศอาจเป็นทางออก ! เมื่อพลังงานจากโลกไม่พอใช้ จนหลายชาติเล็งผลิตไฟฟ้านอกโลก

07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
นาซาพบหลุมอุกกาบาตเกิดใหม่บนดวงจันทร์ ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยบันทึกได้อวกาศ

นาซาพบหลุมอุกกาบาตเกิดใหม่บนดวงจันทร์ ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยบันทึกได้

06 ต.ค. 69
อ่านต่อ →