สำหรับหลายคน กาแฟอาจจะมีความสำคัญไม่ต่างจากอาหารหลัก 5 หมู่ ความเสี่ยงที่จะทำกาแฟหกขณะเดินถือถ้วยกาแฟร่อนไปร่อนมานั้นเป็นเรื่องที่ไม่ควรเกิดขึ้น (โดยเฉพาะในขณะที่เราเดินร่อนไปมาเพื่อแสดงให้ดูเหมือนว่ากำลังใช้ความคิดในการทำงาน) นักฟิสิกส์สองคนแห่ง University of California, Santa Barbara คือ Rouslan Krechetnikov และ Hans Mayer เกิดความสนใจกลศาสตร์ของการกระเพื่อมของกาแฟในถ้วย พวกเขาจึงจัดการทดลองเพื่อศึกษาเรื่องนี้อย่างจริงจัง

การทดลองนั้นใช้อาสาสมัครมาเดินถือถ้วยกาแฟ ตัวแปรในการทดลอง ได้แก่ ระดับกาแฟในถ้วย, ขนาดถ้วยหรือเหยือกกาแฟ, ความเร็วในการเดิน เป็นต้น อาสาสมัครแต่ละคนจะถูกสุ่มเลือกให้เดินแบบที่มองถ้วยกาแฟขณะเดิน หรือ เดินโดยมองไปข้างหน้าตรงๆ

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคมูลฐาน (fundamental particle) หมายถึงมันไม่สามารถแยกเป็นอนุภาคที่เล็กกว่าลงไปได้อีกแล้ว (ยกเว้นพวกนักทฤษฎีสตริงที่เชื่อว่าอนุภาคมูลฐานทุกตัวเกิดจากการสั่นของ "สตริง" ที่เล็กลงไปอีก) แต่ว่าเราสามารถแยกออกส่วนของอิเล็กตรอนให้แสดงลักษณะเป็น "quasiparticle หรือ กึ่งอนุภาค" ที่มีสถานะควอนตัมเฉพาะตัวได้ แม้ไม่ใช่อนุภาคที่แท้จริง quasiparticle ก็แสดงพฤติกรรมบางอย่างของอนุภาคได้ เช่น การเคลื่อนที่ไปมา เป็นต้น

ในกรณีของอิเล็กตรอน นักฟิสิกส์คำนวณไว้ว่ามันจะมี quasiparticle สามตัว คือ holon (แสดงสถานะทางไฟฟ้าของอิเล็กตรอน), spinon (แสดงสถานะสปิน), และ orbiton (แสดงสถานะโมเมนตัมเชิงมุมออร์บิตัล) ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1990 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบแล้วว่า holon และ spinon มีอยู่จริง ด้วยการทดลองที่ใช้แสงเลเซอร์ยิงให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากแลตทิซผลึกของ SrCuO₂ และ Sr₂CuO₃

โฟตอนคืออนุภาคของแสง แค่กดเปิดหลอดไฟอ่านหนังสือ 1 วินาที เราก็ได้โฟตอนออกมาเป็นหมื่นๆ แสนๆ ตัวแล้ว แต่การผลิตโฟตอนทีละตัวนั้นเป็นคนละเรื่องเลย นักฟิสิกส์สามารถผลิดโฟตอนเดี่ยวๆ ได้จากอะตอม, ไอออน, โมเลกุล, quantum dot ของสารกึ่งตัวนำ แต่นั่นก็ล้วนแต่ต้องทำในอุณหภูมิเย็นจัดเท่านั้น

ทีมวิจัยชาวญี่ปุ่นที่นำโดย N. Mizuochi แห่ง Osaka University ค้นพบวิธีสร้างเม็ดโฟตอนทีละตัวในแบบที่ไม่จำเป็นต้องใช้ความเย็นจัดในกระบวนการเลยแม้แต่น้อยด้วย LED พิเศษที่ทำจากเพชร

ตามปกติเพชรไม่นำไฟฟ้า แต่เมื่อใส่สารเจือปนบางอย่างเข้าไปหรือที่เรียกว่า doping เพชรจะมีคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำขึ้นมาได้ เช่น โบรอน, ฟอสฟอรัส, ไนโตรเจน โดยเฉพาะไนโตรเจนที่พอเข้าไปแทรกแทนอะตอมอยู่ในผลึกเพชรแล้วจะทำให้เกิดช่องว่าง (vacancy) ขึ้นในตำแหน่งข้างๆ เรียกโครงสร้างนี้ว่า nitrogen-vacancy (N-V)

Dmitri Krioukov นักฟิสิกส์แห่ง University of California in San Diego โดนแจ้งข้อหาละเมิดกฏจราจรเนื่องจากเขาไม่ยอมจอดตรงป้ายหยุดรถ ขณะที่เรื่องนี้เป็นคดีระหว่างพิจารณา เขาได้เขียนบทความทางวิชาการขึ้นมาเพื่อใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์พิสูจน์ว่ารถของเขานั้นจอดตรงป้ายพอดี แต่ตำรวจจราจรสังเกตผิดไป

บทความของ Dmitri Krioukov มีชื่อว่า "The Proof of Innocence" http://arxiv.org/pdf/1204.0162v1.pdf ความยาว 3 หน้า เขาสรุปว่าตำรวจที่จุดสังเกตซึ่งตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของรถจะไม่สังเกตเห็นเมื่อรถหยุด ก็ต่อเมื่อมีเงื่อนไข 3 อย่างเกิดขึ้นพร้อมกันพอดี ตามนี้

1. ตำรวจผู้สังเกตไม่มีอุปกรณ์วัดความเร็ว แต่ประเมินการเคลื่อนที่ด้วยสายตาซึ่งจะเป็นความเร็วเชิงมุมในสายตาของผู้สังเกต

2. รถชะลอความเร็วและหยุดเป็นช่วงสั้นๆ ตรงป้ายหยุดรถ จากนั้นก็ออกตัวด้วยความเร่งอย่างรวดเร็ว

3. มีรถอีกคันวิ่งผ่านมาในช่วงเวลาที่รถได้จอดพอดี ทำให้การมองเห็นผู้สังเกตถูกบัง

จากเงื่อนไขทั้งสามข้อ Dmitri Krioukov ได้แสดงด้วยกราฟการเคลื่อนที่ว่าตำรวจผู้สังเกตในป้อมที่อยู่ห่างจากสี่แยกไปเป็นระยะทาง 30 เมตร (ลักษณะตามสถานที่เกิดเหตุ) จะเห็นว่ารถของเขาวิ่งต่อเนื่องโดยไม่หยุด แม้ว่าเขาจะจอดรถแล้วก็ตาม

ไม่รู้ว่าคดีนี้จะจบลงอย่างไร แต่เป็นอันว่าผลงานของ Dmitri Krioukov นั้นชักจูงศาลได้ในระดับหนึ่ง จนได้รับการตบ "รางวัลพิเศษ" ไม่ต้องจ่ายค่าปรับ $400 ให้กับรัฐแคลิฟอร์เนีย

นักฟิสิกส์นี่ can do no wrong จริงๆ ไม่ต้องไปฟ้องครูอังคณาให้ยุ่งยากเลยด้วย

ที่มา - Ars Technica

เนื่องในโอกาสที่ ค.ศ. 2012 นี้เป็นปีที่ควีนอลิซาเบธที่ 2 แห่งอังกฤษครองราชย์ครบ 60 ปี (diamond jubilee) นักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Nottingham จึงต้องการจะทำอะไรสักอย่างให้ควีนเพื่อเป็นการเฉลิมฉลองวาระอันเป็นมงคลนี้

ศ. Martyn Poliakoff เกิดปิ๊งไอเดียว่าไหนๆ มันก็คือ diamond jubilee ดังนั้นมันก็ควรเป็นอะไรที่เกี่ยวกับเพชร (diamond)

ปรากฏว่าที่มหาวิทยาลัย Nottingham มีงานวิจัยที่ต้องใช้เพชรอยู่แล้ว และก็มีเพชรเม็ดเล็กๆ เหลือจากงานวิจัย infrared spectroscopy พอดี ศ. Martyn Poliakoff จึงได้ขอเพชรมา 1 เม็ด แล้วท่านศาสตราจารย์ก็ไปปรึกษากับ Michael Fay และ Christopher Parmenter ที่ทำงานใน Nanotechnology and Nanoscience Centre ว่ามีทางไหนที่จะสลักรูปพระบรมฉายาลักษณ์ของควีนลงไปบนเพชรเม็ดเล็กๆ ได้บ้าง

หลังจากที่ปิดปรับปรุงไปเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2011 เครื่องชนอนุภาค LHC ของ CERN ก็ได้กลับมาเดินเครื่องไล่ล่าตามหาอนุภาค Higgs boson ต่อไป

การเดินเครื่องรอบนี้ LHC จะยิงลำอนุภาคที่พลังงานที่ 4 TeV ซึ่งก็จะทำให้นักฟิสิกส์เก็บข้อมูลการชนได้มากกว่าเดิม และก็น่าจะ (ควรจะ) ยืนยันได้สักทีว่า Higgs boson มีอยู่จริงหรือไม่

นักฟิสิกส์ของ CERN มั่นใจว่าการยืนยันการมือยู่ของ Higgs boson คงทำได้ภายในอีกหกเดือนข้างหน้าก่อนที่ LHC จะปิดปรับปรุงอีกครั้งในเดือนพฤศจิกายนซึ่งจะเป็นการปิดยาวไปจนถึงปี 2014 ถ้าไม่มีอะไรผิดพลาด LHC รุ่นปรับปรุงในปี 2014 ก็จะยิงอนุภาคที่พลังงาน 7 TeV อันเป็นระดับพลังงานสูงสุดที่ LHC ถูกออกแบบมา

ที่มา - The Telegraph

ฮีเลียม (Helium สัญลักษณ์ He) ธาตุอันดับสองในตารางธาตุ คือธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองของจักรวาลนี้ (รองจากไฮโดรเจน) เราคงเคยชินกับลูกโป่งสวรรค์ที่ใส่ฮีเลียมหรือแม้แต่มุขทำเสียงตลกๆ โดยการสูดฮีเลียมเข้าปาก (เสียงเดินทางในฮีเลียมได้เร็วกว่าในอากาศ ดังนั้นเมื่อหลอดลมเราเต็มไปด้วยฮีเลียม ความถี่ฮาร์โมนิกและ timbre ของเสียงเราจึงสูงขึ้นเหมือนเสียงเป็ด) จนเรานึกกันไปว่าฮีเลียมเป็นของหาง่าย ราคาถูก ใช้เท่าไรก็ไม่หมด

แต่นั่นเป็นภาพลวงตาของคนรักสนุก ความจริงนั้นตรงกันข้าม โลกของเรากำลังขาดแคลนฮีเลียม และผลกระทบของการขาดฮีเลียมนั้นมีราคาแพงมาก โดยเฉพาะสำหรับวงการวิทยาศาสตร์

ความสำคัญของฮีเลียมสำหรับวิทยาศาสตร์คือ "จุดเดือดของมัน" ฮีเลียมมีจุดเดือดที่ 4 K หรือ -269 องศาเซลเซียส ทำให้ฮีเลียมเหลวคือตัวทำความเย็นชั้นเลิศที่สุดเท่าที่จะหาได้บนโลกนี้ และนั่นทำให้มันมีความสำคัญมากสำหรับเทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวดที่ต้องการสภาวะที่มีอุณหภูมิใกล้เคียง 0 K หรือศูนย์องศาสัมบูรณ์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ในงานประชุมของนักฟิสิกส์ระหว่างวันที่ 3-10 มีนาคม 2012 ที่ La Thuile ประเทศอิตาลี Tomer Volansky แห่ง Tel Aviv University ตั้งข้อสังเกตว่า "ทุกวันนี้ CERN เก็บข้อมูลการชนอนุภาคใน LHC น้อยไปหรือเปล่า?"

ข่าวที่ออกมาช่วงหลังๆ นี้อาจทำให้คนทั่วไปหลงคิดไปว่า เป้าหมายสูงสุดของการลงทุนสร้าง LHC คือการค้นหาอนุภาค Higgs boson ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานตัวสุดท้ายของ Standard Model ที่เรายังไม่ได้ค้นพบ (ดูคลิปอธิบาย Standard Model น่ารักๆ ได้ที่ www.youtube.com/watch?v=V0KjXsGRvoA) แต่ความจริงทฤษฎีแห่งทุกสิ่งทุกอย่าง (Theory of Everything) ที่นักฟิสิกส์ฝันใฝ่นั้นไม่ได้จบลงที่ Standard Model ต่อให้เราพิสูจน์ได้ว่า Standard Model สมบูรณ์ถูกต้อง เราก็ยังไขปริศนาของแรงโน้มถ่วง, สสารมืด และความลึกซึ้งอื่นๆ ของจักรวาลไม่ได้อยู่ดี

Tomer Volansky เตือนว่าเครื่องตรวจจับของ LHC ถูกตั้งให้เน้นเก็บข้อมูลในช่วงที่เราทำนายไว้ว่าจะมี สัญญาณของ Higgs boson เท่านั้น แถมยังเป็นสัญญาณของ Higgs boson ที่สลายตัวในรูปแบบไม่กี่รูปแบบ ทั้งที่ไม่มีใครรู้เลยว่าบางทียังอาจมีแรงที่เราไม่รู้จักหรือแม้แต่ฟิสิกส์ในแบบที่เราไม่คาดคิดโผล่ขึ้นมาจากการชนของอนุภาคใน LHC ก็ได้

Sridhara Dasu แห่ง University of Wisconsin in Madison ผู้ซึ่งมีส่วนในการออกแบบเครื่องตรวจจับของ LHC แสดงความเห็นว่า "การเก็บข้อมูลทั้งหมดจากการชนของอนุภาคนั้นเป็นไปไม่ได้เลยในสภาวะที่ต้องรัดเข็มขัดทางการเงินเช่นทุกวันนี้" เช่น หากตั้งให้เครื่องตรวจจับ CMS เก็บข้อมูลทุกช่วง ก็จะมีปริมาณข้อมูลเทียบเท่ากับข้อมูลรูปภาพความละเอียดหนึ่งพันล้านพิกเซล 40 ล้านไฟล์ต่อหนึ่งวินาที!

Steven Lowette แห่ง University of California, Santa Barbara ค่อนข้างเห็นด้วยกับข้อสังเกตของ Tomer Volansky แต่เขาก็ยังกังวลว่าหากเราเก็บข้อมูลในทุกช่วง การมุ่งวิเคราะห์หาสิ่งที่ซ่อนอยู่ในข้อมูลก็จะยากขึ้น ดังนั้นเขาจึงคิดว่าปีนี้ LHC ควรมุ่งเน้นค้นหา Higgs boson ให้ได้ก่อน จากนั้นหลังจากที่ปรับปรุงและเปิดเดินเครื่องเต็มที่อีกรอบในปี 2015 เราค่อยมาตั้งเป้าค้นหาอะไรที่ลึกลับกว่านั้น การปรับช่วงเก็บข้อมูลนั้นสามารถทำได้ตลอดเวลาอยู่แล้วขึ้นอยู่กับว่าอะไรคือสิ่งที่เราควรให้ความสำคัญ

ในที่สุดไม่ว่าเราจะค้นพบ Higgs boson หรือไม่ (ซึ่งถึงตอนนี้ผมคิดว่าคงจะพบค่อนข้างแน่แล้ว) โลกแห่งฟิสิกส์ก็ยังคงมีเรื่องตื่นเต้นรอให้เราค้นพบอยู่เสมอ

ที่มา - New Scientist

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ ความเร็วแสงคือความเร็วสูงสุดที่สสารจะเคลื่อนที่ได้ การเดินทางสำรวจอวกาศของเราจึงถูกจำกัดโดยปริยาย แต่ความฝันที่จะเดินทางข้ามมิติไปสำรวจอวกาศอันไกลโพ้นด้วยความเร็วเหนือแสงก็ยังคงอยู่กับนักวิทยาศาสตร์ (และนักแต่งนิยายวิทยาศาสตร์) เรื่อยมา ในปี 1994 นักฟิสิกส์คนหนึ่งชื่อ Miguel Alcubierre ได้เสนอวิธีหนึ่งที่จะทำให้ยานอวกาศสามารถเดินทางไปยังจุดต่างๆ ในอวกาศได้ด้วยความเร็วที่เร็วกว่าแสงและไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (doi:10.1088/0264-9381/11/5/001) นั่นก็นำไปสู่สิ่งที่เรียกกันในเวลาต่อมาว่า "Alcubierre warp drive"

อธิบาย Alcubierre warp drive กันอย่างคร่าวๆ ว่า มันคือการบิดกาล-อวกาศ (space-time) ให้โค้งงออย่างมากจนเกิดเป็นโพรงช่องว่างที่เรียกว่า warp bubble ให้ยานอวกาศเข้าไปอยู่ในโพรงได้ โดยมิติกาล-อวกาศด้านหน้า warp bubble จะหดตัวและไปแผ่ขยายทางด้านหลังของ warp bubble คล้ายกับการเคลื่อนที่ของคลื่นในน้ำ ทำให้เสมือนว่ายานอวกาศโต้คลื่นของมิติกาล-อวกาศอยู่ใน warp bubble

พอถึงจุดหมายปลายทางที่กำหนด กาล-อวกาศก็จะกลับคืนสภาพมาเป็นมิติเรียบๆ ดังเดิม และ warp bubble จะหายไป ยานอวกาศก็โผล่ในที่ที่ต้องการ

ด้วยวิธีนี้ ยานอวกาศจะไม่ได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสง เพราะเป็นตัวมิติของอวกาศเองต่างหากที่เคลื่อนที่ไป ในทางทฤษฎีนักบินอวกาศในยานจะไม่รู้สึกถึงความเร่งอะไรด้วยซ้ำ เขาจะอยู่ในสภาวะตกอย่างอิสระ (free fall) ตลอดการเดินทาง เวลาก็จะเดินเร็วเท่าๆ กับนาฬิกาของคนอื่นบนโลก ไม่ได้เดินช้าลง

ทีมนักวิจัยที่นำโดย ศ. Geraint Lewis แห่งมหาวิทยาลัยซิดนีย์ ต้องการที่จะศึกษาผลกระทบของการเดินทางต่อนักบินและยานอวกาศที่อยู่ใน warp bubble จึงได้ลองคำนวณว่าขณะที่ warp bubble โต้คลื่นมิติกาล-อวกาศนั้น อนุภาคและพลังงานต่างๆ วิ่งเข้ามาถึงตัวยานอวกาศที่อยู่ข้างในหรือไม่อย่างไร

แม้ความรู้ด้านฟิสิกส์และเคมีของมนุษย์จะดีพอสมควรจนกระทั่งสามารถศึกษาโครงสร้างของอะตอมและโมเลกุลได้มากมาย แต่ข้อจำกัดหลายๆ อย่างยังทำให้เราไม่สามารถศึกษาพฤติกรรมของอะตอมในโมเลกุลอย่างละเอียดได้ แต่ก้าวใหม่ของการถ่ายภาพโมเลกุลในอะตอมก็มาจากมหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอ ทำให้สามารถศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลในอะตอมและควบคุมปฎิกริยาเคมีได้อย่างละเอียด

เทคนิคนี้เรียกว่า laser induced electron diffraction (LIED) มันอาศัยการควบคุมอิเล็กตรอนด้วยแสงเลเซอร์ทำให้ผลักอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุล จากนั้นจึงวัดค่าสัญญาณเมื่ออิเล็กตรอนกลับเข้าสู่โมเลกุลเพื่อสร้างภาพ

อะตอมที่ทีมวิจัยศึกษาได้ในตอนนี้ยังเป็นอะตอมที่โครงสร้างง่ายๆ เช่น ก๊าซออกซิเจน หรือไนโตรเจน

ที่มา - Ohio State University