MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 23 | ค.ศ.1981 สำหรับการพัฒนาศาสตร์ทางด้าน Laser Spectroscopy และ Electron Spectroscopy

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้เกี่ยวข้องกับศาสตร์ทางด้านสเปกโตรโคปี ซึ่งเริ่มอย่างจริงจังในปี ค.ศ. 1853 เมื่อ Anders Angstrom แสดงให้เห็นเส้นสเปกตรัมของประกายไฟ (Electric Spark) จากอิเล็กโทรดโลหะที่มีก๊าซห้อมล้อม

สิ่งที่ต่างไปสำหรับผลงานที่ได้รับรางวัลโนเบลในปีนี้อยู่ที่ สเปกโตรสโคปีในที่นี้มีลักษณะเฉพาะลงไปตรงที่มีพื้นฐานมาจากปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริคที่ Albert Einstein ได้วางรากฐานทางทฤษฎีเอาไว้ในปี ค.ศ. 1905

โดยเฉพาะมุมมองที่พิจารณาแสงว่าเป็นอนุภาคหรือโฟทอน และ หลักการปลดปล่อยพลังงานแบบ Stimulated Emission ที่เป็นพื้นฐานของเลเซอร์ที่ให้แสงที่มีความยาวคลื่นเดียว มีเฟสที่แน่นอน และมีลักษณะโพลาไรเซชันของแสงที่ชัดเจน ซึ่งแสงชนิดใหม่ที่เป็นเลเซอร์นี้จะมีผลกระทบต่ออะตอมของวัสดุมากกว่าแสงปกติที่ใช้ในการศึกษาทางด้านสเปกโตรโคปี

จุดสำคัญตรงนี้เองที่ Arthur Schawlow ได้พัฒนาวิธีการศึกษาคุณสมบัติของอะตอมและโมเลกุลด้วยแสงเลเซอร์ ในขณะที่ Nicolaas Bloembergen ได้เน้นไปที่การใช้แสงเลเซอร์ที่พลังงานสูงในการศึกษาคุณสมบัติของอะตอมและโมเลกุล โดยเฉพาะคุณสมบัติที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งถือได้ว่าเป็นพื้นฐานที่สำคัญทางการศึกษาวิชาแสงไม่เชิงแสง (Nonlinear Optics) ในปัจจุบัน และการสร้างแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นใหม่ๆ จากการผสมกันของแสงเลเซอร์ที่มีความถี่ต่างกันเข้าด้วยกัน

เลเซอร์พลังงานสูง
การใช้เลเซอร์พลังงานสูงศึกษาคุณสมบัติของวัตถุ (http://science.howstuffworks.com)
Laser Spectroscopy
ระบบทางด้าน Laser spectroscopy ที่นำมาศึกษาคุณสมบัติทางแสงแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุ (http://www.lehigh.edu/~inlo)

งานวิจัยที่มีความน่าสนใจและมีความเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริคไม่แพ้กันก็คือ การศึกษาโครงสร้างภายในของอะตอมด้วยรังสีเอ็กซ์ ซึ่งในช่วงทศวรรษ 1920 นักวิทยาศาสตร์หลายคนในขณะนั้นได้พยายามที่จะศึกษาและอธิบายโครงสร้างภายในของอะตอมจากอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจากการยิงอะตอมนั้นด้วยรังสีเอ็กซ์ แต่ในขณะนั้นความก้าวหน้างานวิจัยดังกล่าวยังไม่สมบูรณ์มากนัก และต้องรอจนกระทั่งเข้าสู่ทศวรรษ 1950 ที่ทาง Kai Siegbahn ได้พัฒนาเครื่องมือชนิดใหม่สำหรับใช้วิเคราะห์อิเล็กตรอนที่ถูกขับออกมาจากอะตอม และทำให้สามารถทราบถึงโครงสร้างภายในของอะตอม และ ระดับพลังงานยึดเกาะของอิเล็กตรอนที่มีความถูกต้องมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่หลักการทางเคมีวิเคราะห์ที่เรียกย่อๆ ได้ว่า ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) และ การทดสอบแนวคิดใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างอะตอมนั่นเอง

Electron Spectroscopy
หลักการศึกษาอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาจากอะตอมเมื่อรังสีเอ็กซ์ตก กระทบ (en.wikipedia.org)
ประวัติย่อ : Nicolaas Bloembergen
Nicolaas Bloembergen
Nicolaas Bloembergen นักฟิสิกส์ชาวดัตช์-อเมริกัน

Nicolaas Bloembergen เป็นลูกคนที่ 2 จากพี่น้อง 6 คนในครอบครัวที่บิดาเป็นวิศวกรเคมี และตาเป็นครูใหญ่ของโรงเรียนที่สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกทางด้านคณิตศาสตร์ เขาเกิดเมื่อวันที่ 11 มีนาคม ค.ศ. 1920 ที่ Dordrecht เนเธอร์แลนด์ และเริ่มชอบวิทยาศาสตร์ขณะเรียนอยู่ปีสุดท้ายในโรงเรียนจากการที่ได้ครูผู้สอนที่ดี ทั้งยังได้เลือกฟิสิกส์เพราะเป็นวิชาที่ยากและท้าทาย ระหว่างที่เรียนก็ผ่อนคลายด้วยกีฬาอย่างเช่น แคนนู ว่ายน้ำ และ ฮ็อกกี้ เป็นต้น ช่วงที่เรียนระดับปริญญาตรีที่ University of Utrecht ในปี ค.ศ. 1938 ศาสตราจารย์ Leonard Ornstein ได้อนุญาตให้เขาช่วยงานรุ่นพี่นักศึกษาระดับปริญญาเอก ซึ่งภายหลังต่อมาผลงานที่ทำขึ้นได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ

ช่วงที่นาซีเรืองอำนาจและยึดเนเธอร์แลนด์เขาได้หลบในที่ปลอดภัยและได้ประทังท้องด้วยดอกทิวลิปและเสริมความรู้ด้วยการอ่านหนังสือควอนตัมของ Kramer หลังจากที่สงครามสงบลงในปี ค.ศ. 1945 เขาได้เข้าศึกษาระดับปริญญาเอกที่ Harvard University และเข้าเป็นผู้ช่วยในการพัฒนา Nuclear Magnetic Resonance ในยุคเริ่มต้น ชีวิตการทำงานเริ่มตั้งแต่เป็นผู้เชี่ยวชาญในปี ค.ศ. 1949-1951 โดยเริ่มทำวิจัยที่เกี่ยวข้องกับสเปกโตรสโคปี ช่วงปี ค.ศ. 1951-1957 เลื่อนตำแหน่งเป็นรองศาสตราจารย์ และเป็นศาสตราจารย์ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1957 ในปี ค.ศ. 1980 ได้เลื่อนตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ระดับสูงสุดของมหาวิทยาลัย

ประวัติย่อ : Arthur Leonard Schawlow
Arthur Leonard Schawlow
Arthur Leonard Schawlow นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน และเป็นผู้คิดค้นเลเซอร์ร่วมกับ Charles Townes

Arthur Leonard Schawlow เกิดที่ Mount Vernon ในมลรัฐนิวยอร์ค สหรัฐฯ เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม ค.ศ. 1921 บิดาของเขาทำงานในบริษัทประกันภัยและเป็นคนที่ช่วยส่งเสริมเขาให้สนใจวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีส่วนช่วยให้เขาเป็นเด็กที่ชอบอ่านหนังสือทุกชนิดและมีความสนใจในหลายด้าน เช่น อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องกล และ ดาราศาสตร์ เป็นต้น ขณะที่กำลังศึกษาในระดับมัธยม สภาวะเศรษฐกิจไม่ดีและเงินเดือนของบิดาเองก็ไม่พอที่จะส่งเสียเขาและน้องสาว แต่เขาทั้งสองก็โชคดีได้รับทุนจาก University of Toronto เข้าเรียนในระดับอุดมศึกษาโดยที่ Arthur Schawlow ได้เลือกเรียนทางด้านวิศวกรรมวิทยุ หลังจากที่จบการศึกษาในช่วงปี ค.ศ. 1940-1941 ซึ่งอยู่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เขาได้ทำงานเป็นอาจารย์ให้แก่บุคลากรของกองทัพในมหาวิทยาลัย

หลังจากนั้นก็ทำงานเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเสาอากาศในย่านไมโครเวฟในโรงงานผลิตระบบเรดาร์ ปี ค.ศ. 1945 กลับเข้าเรียนต่อระดับบัณฑิตศึกษาโดยทำวิจัยกับ Malcolm F. Crawford และ Harry L. Welsh ทางด้านสเปกโตรสโคปี อาจารย์ทั้งสองให้โอกาสนักศึกษาทุกคนได้คิดอย่างอิสระและร่วมกับนักศึกษาในการถกปัญหาต่างๆ ทางด้านฟิสิกส์ หลังจากได้รับปริญญาเอกแล้ว ได้หันไปทำวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Columbia University กับ Charles H. Townes ผู้ซึ่งเป็นผู้นำกลุ่มวิจัยที่ดี เป็นผู้ฟังที่ดี และ มีความสามารถในการดึงความเก่งของคนในทีมออกมาใช้ได้ ช่วงปี ค.ศ. 1951-1961 ได้เข้าร่วมงานกับ Bell Laboratories โดยทำวิจัยทางด้านตัวนำยิ่งยวด และได้ใช้เวลาช่วงสุดสัปดาห์เขียนหนังสือเรื่อง Microwave Spectroscopy ร่วมกับ Charles Townes ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1961 จนกระทั่งเสียชีวิต Arthur Schawlow ได้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ Stanford University และได้ร่วมงานกับนักวิทยาศาสตร์หลายคนอาทิ Steven Chu และ Theodor W. Hansch

ประวัติย่อ : Kai M. Siegbahn
Kai M. Siegbahn
Kai M. Siegbahn บุตรของ Karl Siegbahn ผู้ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1924

Kai M. Siegbahn เป็นบุตรของ Karl Siegbahn ผู้ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1924 เขาเกิดวันที่ 20 เมษายน ค.ศ. 1918 ที่ Lund สวีเดน เขาเข้าศึกษาทางด้านคณิตศาสตร์ เคมี และ ฟิสิกส์ ที่ University of Uppsala ในช่วงปี ค.ศ. 1936-1942 และระดับบัณฺฑิตศึกษาจาก Stockholm ในปี ค.ศ. 1944 ช่วงปี ค.ศ. 1942-1951 ทำงานเป็นนักวิจัยที่ Nobel Institute for Physics จากนั้นได้ดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์ที่ Royal Institute of Technology และที่ University of Uppsala ในช่วงปี ค.ศ. 1951-1954 และตั้งแต่ปี ค.ศ. 1954 เป็นต้นมาได้ดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ที่ University of Uppsala งานวิจัยที่สนใจครอบคลุมตั้งแต่นิวเคลียร์ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ระดับโมเลกุล พลาสมา และ แสง

แหล่งข้อมูล
  • S. Lundqvist Ed., Nobel Lectures in Physics 1971-1980, World Scientific Publishing, October 1992.
  • http://nobelprize.org , accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org , accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

แสง รางวัลโนเบล Laser Spectroscopy Electron Spectroscopy

วันที่เผยแพร่ 10 กรกฏาคม 2562 10:35