สัปดาห์นี้ ศูนย์จุดระเบิดแห่งชาติ (NIF) ณ ห้องปฏิบัติการณ์ลอเรนซ์ลิเวอร์มอร์จะรวมลำแสงเลเซอร์ 192 ลำเป็นลำเดียวที่มีความเข้มถึง 1.875 เมกะจูลซึ่งเมื่อผ่านเลนส์โฟกัสชิ้นสุดท้าย ลำแสงเลเซอร์นี้จะมีความเข้มถึง 2.03 เมกะจูล ทำลายสถิติโลกสำหรับเลเซอร์อุลตร้าไวโอเลตเข้มที่สุดที่มนุษย์เคยมี

การพัฒนาครั้งนี้เป็นก้าวที่สำคัญก้าวหนึ่ง เพราะสามารถได้ก้าวข้ามดีไซน์ของเครื่องที่ออกแบบมาให้รับความเข้มได้ที่ 1.8 เมกะจูลโดยไม่ระเบิดตูมตามไปเสียก่อน ด้วยเลเซอร์ความเข้มขนาดนี้นักวิจัยสามารถที่จะกำเนิดปฏิกิริยาฟิวชั่นโดยที่พลังงานที่ออกมามีมากกว่าพลังงานที่ใส่เข้าไป (เลเซอร์ที่มีความเข้มและเร็วเพียงพอสามารถกำเนิดและรักษาการคงอยู่ของปฏิกิริยาฟิวชั่นด้วยการทำให้เม็ดไอโซโทปของไฮโดรเจนระเบิดภายในเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่น) นักวิจัยต้องการยิงเลเซอร์ที่ความเข้มระดับนี้ให้ได้ 15 ครั้งต่อวินาที ซึ่งยังเป็นหนทางอีกแสนไกลนัก

ในขณะนี้พวกเขายังไปไม่ถึงแม้กระทั่งจุดที่เป็นจุดระเบิดที่จำเป็นในการสร้างปฏิกิริยาฟิวชั่น แต่พวกเขาก็เข้าใกล้ถึงจุดหมายไปทีละก้าว ๆ เมื่อ 18 เดือนก่อนพวกเขาได้สร้างเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพจำเป็นต่อการจุดระเบิดเพียงแค่ 1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ข่าวเก่า แต่ด้วยการพัฒนาในครั้งนี้ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ โดยการพัฒนาส่วนใหญ่นั้นเกิดขึ้นในเดือนล่าสุด ด้วยอัตราเร็วขนาดนี้นักวิจัยคาดว่าจะถึง 100 เปอร์เซ็นต์ในอีก 6 เดือนข้างหน้า

เชื่อว่าผู้อ่านในที่นี้คงจะดูหนังไซ-ไฟที่กล่าวถึงเอเลี่ยนกันมาบ้าง ในสภาวะที่บรรยากาศแตกต่างไปจากโลกของเรา เอเลี่ยนที่เราจินตนาการถึงมักจะมีวิวัฒนาการแตกต่างไปจากเราที่เป็นสิ่งมีชีวิตพื้นฐานจากไฮโดรคาร์บอน เช่น มีซัลเฟอร์เป็นพื้นฐานจากเรื่อง STAR GATE

ในขณะที่นักเขียนก็จินตนาการกันอย่างแซ่บเวอร์ไปนั้น ฟากฝั่งนักวิทยาศาสตร์เองก็กำลังค้นคว้าหาความเป็นไปได้อย่างมืดสิบห้าด้าน

คงต้องยกเว้นไว้ด้านหนึ่งเพราะนอกจากไฮโดรเจน และคาร์บอนแล้ว ฟอสฟอรัสยังเป็นอีกธาตุหนึ่งที่จำเป็นต่อชีวิตอีกด้วย ซึ่งก็รู้กันมานานแล้ว

แต่แล้วเมื่อปี 2010 ประชาคมทางวิทยาศาสตร์ก็ต้องตะลึงกับการค้นพบแบคทีเรียนามว่า GFAJ-1 ที่สามารถใช้ธาตุอาร์ซีนิก (As) แทนที่ธาตุฟอสฟอรัสใน DNA ข่าวเก่า - นักวิทยาศาสตร์ NASA เจอแบคทีเรียที่กินสารหนูเป็นอาหาร

ไม่ตะลึงได้อย่างไรก็เป็นที่ทราบกันดีกว่า ธาตุอาร์ซีนิค หรือ คนไทยรู้จักกันดีในนามว่า สารหนู นั้น ถือว่าเป็นธาตุที่เป็นพิษต่อสิง่มีชีวิตส่วนใหญ่ในโลกนี้ คนไทยก็เลยหัวใสเอาไปให้อีหนูกันบ่อยๆ

กราฟีน เซเลบของเหล่าวงการวัสดุศาสตร์ เธอเด่นดังในด้านคุณสมบัติทางไฟฟ้า เธอนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยมจนใครๆก็พูดถึงแต่เธอ แต่เมื่อสร้างเธอเป็นโครงสร้างในระดับมหภาค เพื่อใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เธอกลับไม่โด่งดังอย่างที่คิด เพราะเธอจะนำไฟฟ้าได้ไม่ดีเลย

แต่มาวันนี้เธอกลับมาทวงชื่อเสียงอีกครั้ง เมื่อ Hui-Ming Cheng และทีมที่ Chinese Academy of Sciences ประสบความสำเร็จในการ

เมื่อคืนวานนี้ตามเวลาท้องถิ่น LHC (Large Hadron Collider เป็นเครื่องเร่งความเร็วอนุภาค ของศูนย์วิจัย CERN) ได้ประสบความสำเร็จในการจับอนุภาคชนกันที่ความสว่าง 10³² cm^-2s^-1 บรรลุเป้าหมายที่ได้ตั้งไว้เมื่อสมัยเริ่มการทดลองครั้งแรกในเดือนมีนาคม

ลำแสงที่ได้ถูกยิงเข้าไปในวงแหวนเมื่อตอนตี 2 ตามเวลาท้องถิ่น ได้ชนกันที่ความสว่าง 1.01 x 10³² cm^-2s^-1 ที่ตัวตรวจจับ ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) และ CMS (Compact Muon Solenoid) เมื่อเวลา 3 นาฬิกา 38 นาที และชนกันที่ความสว่างรวมถึง 2 inverse picobarns ที่ ATLAS, CMS and LHCb (LHC-beauty) เมื่อเวลากลางวันของวันนี้ ความสำเร็จนี้เป็นย่างก้าวที่สำคัญก่อนที่จะไปถึงจุดมุ่งหมายที่ยิ่งใหญ่ ศาสตร์ทางฟิสิกส์แขนงใหม่จะเกิดขึ้นหรือไม่ รอลุ้นกันได้จากการทดลองตอนสิ้นปี 2011 กับการชนกันของอนุภาคที่ความสว่าง 1 inverse femtobarn !!!

ที่มา - CERN

เกร็ด
barn เป็นหน่วยของพื้นที่ นิยมใช้ในฟิสิกส์พลังงานสูง
1 barn (b) = 10^-24cm²
1 picobarn (fb) = 10^-36cm²
1 femtobarn (fb) = 10^-39cm²
inverse femtobarn = femtobarn^-1
inverse femtobarn เป็นการวัดเหตุการณ์การชนกันของอนุภาคต่อ femtobarn และนิยมใช้เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพของการชนกันของอนุภาค.

เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมานี้ ทางศูนย์ NIF (National Ignition Facility) แห่งห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์ลิเวอร์มอร์ ได้ทำการทดลองยิงแคปซูลที่บรรจุเชื้อเพลิงฟิวชั่นด้วยลำแสงเลเซอร์เป็นครั้งแรก ในแคปซูลเท่าขนาดเม็ดพริกไทย ประกอบไปด้วยของผสมระหว่างสองไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน (ดิวทีเรียมและทริเทียม) ที่ทำให้เป็นของแข็งที่อุณหภูมิต่ำมาก โดยในการยิงครั้งแรกครั้งนี้ แคปซูลจะเจือปนธาตุไฮโดรเจนลงไป เพื่อให้นักวิจัยสามารถศึกษาฟิสิกส์เกี่ยวกับการบีบอัดในแคปซูลก่อนการยิงเต็มกำลังในครั้งต่อไป จำนวนลำแสงเลเซอร์ที่ใช้มีปริมาณถึง 192 ลำ ซึ่งโฟกัสไปยังที่แคปซูล ให้ความร้อนทั้งหมดถึง 1 ล้านจูล (ครึ่งหนึ่งของพลังงานสูงสุดของ NIF)

วัตถุประสงค์ของการทดลองครั้งนี้เพื่อแสดงการใช้เลเซอร์ในการบีบอัด และให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ในสภาวะที่รุนแรงกว่าแกนกลางของดวงอาทิตย์ เพื่อทำให้เกิดการรวมตัวกันและปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา ซึ่งสามารถพัฒนาเป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิวชั่นที่เป็นมิตรแก่สิ่งแวดล้อมกว่าและให้พลังงานมากกว่า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิชชั่นในปัจจุบัน

ที่มา - Science

ระบบทางชีวภาพนั้นได้พัฒนาขึ้นอย่างช้าๆเพื่อที่จะทำงานที่ซับซ้อนสูงๆได้ สิ่งมีชีวิตต่างๆจึงพึ่งพาเครื่องจักรโปรตีนในการที่จะทำงานต่างๆเช่น เก็บและส่งผ่านข้อมูล รับส่งไออนและโมเลกุลต่างๆเข้าออกจากเซลล์ และงานที่สำคัญอื่นๆ เพื่อให้ทำงานที่ซับซ้อนได้สำเร็จ ความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และความเที่ยงตรงที่สูงของโมเลกุลชีวภาพเหล่านี้ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจ ในการที่จะใส่มันลงในแผงวงจรสังเคราะห์แบบไฮบริด เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของอุปกรณ์ และให้ได้การทำงานแบบใหม่ๆ

Aleksandr Noy และทีม แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียร์ ได้พัฒนาทรานซิสเตอร์จากท่อนาโนคาร์บอนได้เป็นผลสำเร็จ โดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนเชื่อมต่อระหว่างสองขั้วอิเล็คโทรด (ดังภาพ) โดยท่อนาโนคาร์บอนจะถูกเคลือบด้วยชั้นไขมันคู่ (lipid bilayer) ในชั้นไขมันคู่นี้จะมีปั๊มที่ใช้พลังงาน ATP ซึ่งกระจายอยู่ไปทั่วเซลล์และช่วยในการเคลื่อนที่ของไอออนโซเดียมและโพแทสเซียมข้ามไปมาระหว่างเยื่อ (membrane) โดยจุดกึ่งกลางของท่อนาโนคาร์บอนจะสัมผัสกับสารละลาย ATP

เมื่อเปิดอุปกรณ์ ปั๊มจะทำหน้าที่โดยการผลักไอออนข้ามเยื่อไขมัน ทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนเปลี่ยนแปลงและเพิ่มกำลังไฟฟ้าขาออกของทรานซิสเตอร์มากถึง 40% การค้นพบนี้ช่วยสร้างโอกาสในการพัฒนาวงจรและอุปกรณ์ bionanoelectronic แบบไฮบริดที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

AM. CHEM. SOC.

ที่มา - Nature

*เกร็ดความรู้
พื้นผิวของท่อนาโนคาร์บอนมีคุณสมบัติเกลียดน้ำ (hydrophobic) ทำให้ตัวมันไม่เหมาะสมในการที่จะใช้งานร่วมกับโมเลกุลทางชีวภาพต่างๆ

ยังเป็นหนทางอีกยาวไกลของนาโนเทคโนโลยีที่จะสร้างสิ่งต่างๆให้มีประสิทธิภาพและขนาดกระทัดรัดเท่ากับระบบขับเคลื่อนในตัวของแบคทีเรีย แต่ก้าวเล็กๆก็ได้เพิ่มขึ้นอีกก้าว เมื่อ Roberto Di Leonardo และทีมแห่งสภาการวิจัยแห่งชาติในโรมได้ประสบผลสำเร็จในการใช้แบคทีเรีย Escherichia coli
ขับเคลื่อนมอเตอร์ขนาดเล็ก

พวกเขาได้สร้างเฟืองที่ผลิตมาจากแก้วแบบต่างๆทั้งที่เป็นแบบสมมาตรและอสมมาตรโดยมีความกว้างเท่ากับ 48 หรือ 80 ไมโครเมตร (ดูภาพประกอบ). รูปร่างของเฟืองชนิดอสมมาตรแบบต่างๆสร้างขึ้นมาเพื่อให้แบคทีเรียว่ายไปยังมัน ทั้งที่ปลายซี่หรือติดค้างอยู่ตรงมุมของเฟือง แรงพยายามของแบคทีเรียที่ติดค้างอยู่ตรงมุมของเฟืองจะไปหมุนเฟืองไปโดยรอบๆ จนกระทั่งตัวมันหลุดออกมาเป็นอิสระ

เมื่อทีมวิจัยได้ใส่เฟืองลงไปในของเหลวที่มีแบคทีเรียอยู่ พบว่าการที่เฟืองแบบอสมมาตรหมุนได้ 1 รอบนั้น จะใช้เวลาไปทั้งสิ้น 1 นาที

R. DI LEONARDO ET AL.

nanites ใกล้จะเป็นจริงแล้วสิ

ที่มา - Nature

ในปัจจุบัน ชิปจากสารกึ่งตัวนำได้เข้าใกล้ถึงขีดจำกัดอย่างรวดเร็ว วงจรไฟฟ้าได้บางลงจนถึงขนาดระดับอะตอม ซึ่งเมื่อเกิดกระแสรั่วแล้วจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดขึ้นใน logic gate หนทางที่จะแก้ไขขีดจำกัดเหล่านี้คือการใช้ quantum manipulations ของอะตอมและโมเลกุลขนาดเล็ก

Kenji Ohmori และทีมงานจากสถาบันวิทยาศาตร์ระดับโมเลกุลใน โอกาซากิ ญี่ปุ่น ได้อธิบายถึงการนำ"การแปลงของฟูริเยร์"ซึ่งเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ทั่วๆไปที่ใช้ในการประมวลผลสัญญาณอิเล็คทรอนิคส์ มาใช้เป็นส่วนประกอบทางตรรกศาสตร์ส่วนใหม่ใน quantum-information science.

ตัวเขาและทีมตื่นเต้นที่พบว่าการสั่นทางควอนตัมของโมเลกุลไอโอดีนใช้เวลาในการทำ"การแปลงของฟูริเยร์"เพียง 145 เฟมโตวินาที ซึ่งเร็วกว่าชิปคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจะทำได้หลายขุม ในท้ายที่สุดแล้ว เทคนิคนี้แสดงให้เห็นในอีกทางว่า ในทางทฤษฎีแล้ว quantum computer จะเร็วและแม่นยำกว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน.

รอซื้อ JARVIS มาเป็นผู้ช่วยส่วนตัวอย่างใจจดใจจ่อ

ที่มา - Nature

Kamen todorov และคณะจากมหาวิทยาลัย Pennsylvania State ได้พบว่าดาวเคราะห์อาจมีกระบวนการเกิดขึ้นคล้ายดาวฤกษ์ได้โดยผ่านการแตกสลายจากแรงโน้มถ่วง ดาวเคราะห์ดังกล่าวโคจรรอบดาวแคระสีน้ำตาล (ดาวฤกษ์ที่เล็กเกินกว่าจะเกิดการเผาไหม้โดยการฟิวชั่น) โดยตัวมันมีมวลมากกว่าดาวพฤหัส 5 ถึง 10 เท่า

ดาวแคระสีน้ำตาลมีอายุแค่เพียงหนึ่งล้านปีเท่านั้น ดังนั้นบริวารของมันจึงยังเด็กเกินไปที่จะค่อยๆเกิดขึ้นมาด้วยกันจากฝุ่นและแก๊สของวงแหวนดาวแคระนั้น อีกทั้งดาวเคราะห์ก็มีขนาดใหญ่เกินไปค่อนข้างมากที่จะเกิดมาจากการแตกสลายอย่างรวดเร็วจากเศษชิ้นส่วนขนาดใหญ่ในวงแหวนขนาดกลางของดาวแคระ เขาจึงได้เสนอว่าดาวแคระและบริวารของมันได้เกิดขึ้นมาแบบพิเศษ คือเกิดขึ้นมาเหมือนกับระบบดาวฤกษ์คู่ ซึ่งก็คือมีเศษกลุ่มเมฆแก๊สเริ่มต้นขนาดมโหฬาร แล้วจึงเกิดการแตกสลายจากแรงโน้มถ่วงเป็นวัตถุ 2 ชิ้น

ที่มา - Nature

Anna Goodsell และผู้ร่วมงานของเธอที่มหาวิทยาลัยฮาวาร์ด รัฐแมซซาชูเสต พบว่าเมื่อให้กระแสไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์แก่ท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยวที่มีความยาว 10 ไมโครเมตร โดยปลายท่อทั้งสองข้างยึดติดกับขั้วไฟฟ้า จะเกิดสนามไฟฟ้าอย่างแรงขึ้น โดยมันจะดึงดูดอะตอมรูบีเดียมเย็น(200 ไมโครเคลวิน) ที่มาจากการยิงของผู้ทำการทดลองเข้าหาตัวมันเองในลักษณะเป็นเกลียว และเมื่ออิเล็กตรอนได้กระโดดจากอะตอมไปยังท่อที่มีประจุบวกแล้ว มันจึงโดนท่อถีบออกด้วยความเร็วสูงไปยังตัวตรวจจับที่อยู่ใกล้เคียง

ทีมของเธอเชื่อว่าสามารถนำปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นไปพัฒนาเ้ครื่องตรวจจับแก๊สความไวสูง หรือแม้แต่ เครื่องนับอะตอม!!!

ที่มา - Nature, Phys. Rev. Lett