Blockdit Logo (Mobile)
นักวิจัยไส้แห้ง
•
25 มิ.ย. 2019 เวลา 00:30 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
เปิดทำเนียบงานวิจัยลวงโลก
ตอนที่ 6 Cold Fusion งานวิจัยในมุมมืด (ค.ศ. 1989-ปัจจุบัน)
เมื่อประตูทุกบานถูกปิดลง คุณจะทำอย่างไร
ยืนต่อหน้าผู้ฟังในวันนี้ คือชายร่างเล็กที่มีผมขาวล้อมกรอบหน้า ดูท่าทางเรียบร้อยสำรวม รอยยิ้มประหม่าและเสียงพูดค่อนข้างเบา ทำให้ดูเผินๆเหมือนว่าเขามีอาการตื่นเวที
แต่นี่ไม่ใช่การพรีเซ้นท์งานต่อหน้าสาธารณชนครั้งแรกของ รศ. ดร. Peter Hagelstein อย่างแน่นอน ในฐานะอาจารย์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากคณะวิศวไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัย MIT ผู้บุกเบิกงานวิจัยเรื่อง X-ray laser ให้กับกองทัพสหรัฐอันนำมาซึ่งรางวัลทางฟิสิกส์อันทรงเกียรติ การพรีเซ้นท์ในสัมมนาเชิงวิชาการกลายเป็นกิจวัตรประจำวันที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
เขายิ้มอ่อนให้กับคุณประวัติของตนที่ประธานประกาศให้ที่ประชุมฟัง พลางก้าวเท้าเข้าสู่โพเดียม ขยับไมค์ และกล่าวสวัสดีเหล่าผู้ฟังซึ่งล้วนเป็นศิษย์เก่าจาก MIT ที่มีหน้ามีตาอยู่ใน Silicon Valley
ในวันนี้เขาไม่ได้จะมาเล่าเรื่อง X-ray laser แต่จะมาเล่าถึงผลงานวิจัยที่เขาทำมาเป็นเกือบ 30 ปี ในสาขา Low-energy nuclear reactions (LENR) หรือที่คนทั่วไปมักจะรู้จักในนามชื่อต้องห้ามว่า…
“Cold Fusion”
สายตาและท่าทางเคลือบแคลงของผู้ฟังเมื่อได้ยินคำว่า Cold Fusion นั้นไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับ Hagelstein ผู้คร่ำหวอดในวงการนี้มาตั้งแต่ปี 1989 ในยุคที่ Martin Fleischmann ปรมาจารย์ด้านไฟฟ้าเคมีวัยเกษียณจากเกาะอังกฤษและ Stanley Pons จาก University of Utah ประกาศออกสื่อว่าพวกเขาสามารถทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear fusion) ได้ที่อุณหภูมิห้อง
Nuclear fusion คือความหวังของมนุษยชาติที่จะผลิตพลังงานสะอาดได้ในรูปแบบเดียวกับดวงอาทิตย์ ต่างจากเตาปฏิกรณ์ Nuclear fission ที่ปล่อยพลังงานจากการสลายตัวของ radioactive อะตอมขนาดใหญ่ เช่น ยูเรเนียม ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันคือการนำอะตอมขนาดเล็กมาชนกันด้วยแรงมหาศาลจนนิวเคลียสของอะตอมมารวมกันเป็นอะตอมใหม่ที่เบากว่าเดิมเล็กน้อย มวลที่หายไปนั้นจึงกลายเป็นพลังงาน ปริมาณพลังงานที่ได้จากฟิวชันนั้นมากกว่าฟิสชั่นเป็นสิบเท่า แถมยังปลดปล่อยกัมมันตภาพรังสีในระดับที่น้อยกว่า
นิวเคลียร์ฟิวชันนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออะตอมมีพลังงานสูงกว่าแรงผลักระหว่างประจุบวกในนิวเคลียส ดังนั้นปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้บนโลกก็เฉพาะในเครื่องเร่งอนุภาค หรือที่อุณหภูมิสูงมากๆในหลักร้อยล้านองศา ความท้าทายของการสร้างเตานิวเคลียร์ฟิวชันคือการควบคุมปฏิกิริยาให้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ ไม่มากไปจนทำลายล้างทุกสิ่ง ในปัจจุบันการควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะต้องใช้สนามแม่เหล็กพลังสูงหรือเลเซอร์ ซึ่งพลังงานที่ใช้ในการควบคุมนั้นดันมากกว่าพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยา ดังนั้นนิวเคลียร์ฟิวชันจึงยังถูกจำกัดอยู่แค่ในระดับงานวิจัยเท่านั้น
แต่ Cold Fusion ของ Fleischmann และ Pons นั้นอาจเปลี่ยนโฉมหน้าของนิวเคลียร์ฟิวชันไปอย่างสิ้นเชิง ระบบอันแสนเรียบง่ายของพวกเขาประกอบด้วยเซลล์เคมีไฟฟ้าที่มีอิเล็กโตรไลต์ที่ทำมาจาก heavy water หรือ D2O (D คือ deuterium ซึ่งเป็น isotope ที่มีมวลมากกว่า hydrogen, H เท่าตัว) และขั้วไฟฟ้าที่ทำมาจากโลหะพาเลเดียม (Pd) เนื่องจากโลหะ Pd มีคุณสมบัติในการกักเก็บอะตอมของ H และ D ในโครงสร้างได้ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเพื่อสลาย D2O จะก่อให้เกิด D อะตอมอิสระที่สามารถเข้าไปแทรกตัวอยู่ในโครงสร้างของ Pd
Fleischmann และ Pons นำเสนอผลการทดลองให้เห็นว่า หากทำปฏิกิริยาต่อเนื่อง 2-3 สัปดาห์ จะสามารถโหลด D เข้าไปในโครงสร้างของ Pd ได้จนจำนวนอะตอมของ D เกือบจะเท่าจำนวนอะตอมของ Pd เมื่อนั้นระบบจะปล่อยพลังงานความร้อนออกมาในปริมาณมากกว่าพลังงานที่ใส่เข้าไปเป็นเท่าตัว ทำให้ระบบร้อนขึ้นจาก 30C เป็น 50C ต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลาเกือบเดือน พวกเขาสรุปว่า โครงสร้างของ Pd นั้นเอื้อให้ D แทรกซึมเข้าไปอยู่ได้เป็นจำนวนมาก ส่งผลให้ D แต่ละอะตอมเข้าใกล้กันจนสามารถรวมตัวกันเป็น He4 และปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันออกมา
1
Stanley Pons (left) and Martin Fleischmann (right)
ในยุคที่วิกฤตราคาน้ำมันยังสดใหม่ และผลกระทบของ CO2 จากการใช้เชื้อเพลิงปิโตรเลียมเริ่มส่อเค้าให้เห็นในรูปของภาวะเรือนกระจก การค้นพบวิธีผลิตพลังงานสะอาดที่ใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นแม้กับสื่อชาวบ้าน Hagelstein ยังคงจำคลื่นความหวังที่ Cold Fusion สร้างให้กับทั้งวงการวิจัยและสาธารณชน และบรรดานักฟิสิกส์จำนวนมากที่แห่กันมาศึกษาระบบของ Fleischmann และ Pons เพื่อหวังที่จะเกาะขบวนรถไฟนี้ไปสู่ความรุ่งเรืองในวิชาชีพ ตัวเขาเองก็เป็นหนึ่งในนักวิจัยรุ่นบุกเบิก
แต่ทว่า ภายในเวลาไม่กี่เดือนหลังจากการค้นพบ วงการนักฟิสิกส์ก็เกิดความระส่ำระสายเมื่อเหล่าการทดลองที่พยายามทำซ้ำส่วนใหญ่ล้มเหลวไม่เป็นท่า แต่ก็ยังมีบางการทดลองที่ประสบความสำเร็จและสามารถตรวจจับความร้อนส่วนเกินหรือแม้แต่ผลผลิตจากปฏิกิริยา เช่น He4 หรือ นิวตรอน ได้
ผลการทดลองที่ขัดแย้งกัน ทำซ้ำได้บ้างไม่ได้บ้าง แปรเปลี่ยนไปตามแล็บและฝีมือของนักวิจัยแสดงถึง protocol ที่ไม่มีประสิทธิภาพ หรือสมมุติฐานที่ไม่ถูกต้อง สร้างความไม่พอใจอย่างมากให้กับวงการฟิสิกส์
ในปี 1989 Cold Fusion เป็นหัวข้อยอดฮิตที่มีผลงานตีพิมพ์ออกมามากเป็นอันดับหนึ่ง ไม่ว่าจะจากอเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น หรืออินเดีย แต่เมื่อพิจารณาผลให้ดีจะพบว่าเปเปอร์ส่วนใหญ่รายงานผลที่เป็นลบ ยิ่งไปกว่านั้น กลุ่มนักวิจัยที่ตอนแรกอ้างว่าทำผลซ้ำได้หลายกลุ่มกลับทะยอยถอนเปเปอร์ออก ด้วยเหตุผลว่าความร้อนและผลผลิตจากปฏิกิริยาที่วัดได้นั้นมักจะเกิดจาก error ของการทดลอง แต่จนแล้วจนรอดก็ยังมีแฟนพันธุ์แท้อีกหลายกลุ่มที่ยืนกรานในอนาคตอันสดใสของ Cold Fusion เช่น Unvieristy of Utah มหาวิทยาลัยต้นกำเนิดของ Cold Fusion ยอมทุ่มเงินลงทุนเกือบ 5 ล้านดอลลาร์เพื่อตั้ง National Cold Fusion Institute
แต่ทว่าเมื่อใกล้สิ้นปี 1989 Department of Energy (DoE) แห่งสหรัฐตั้งคณะกรรมการรีวิวงานวิจัยเรื่อง Cold Fusion และสรุปว่าไม่มีหลักฐานสนับสนุนเพียงพอ ไม่ว่าจะทั้งทางทฤษฎีหรือปฏิบัติ จึงประกาศกร้าวว่าจะไม่ให้ทุนวิจัยด้าน Cold Fusion อีกต่อไป และจัดงานวิจัยสาขานี้ไว้ใน Pathological Science หรือ ศาสตร์แห่งความงมงาย
เมื่อประตูเงินทุนในสหรัฐถูกปิดลง นักวิจัย Cold Fusion ต้องดิ้นหาทางรอด ในปี 1991 Fleischmann และ Pons ย้ายไปทำวิจัยที่ยุโรปและได้รับการสนับสนุนจากโตโยต้า แต่หลังจากทำวิจัยต่อเนื่องเป็นเวลา 6 ปี สูญเงินไปกว่า 40 ล้านเหรียญสหรัฐ พวกเขากลับไม่มีผลลัพธ์เพิ่มเติม
ทีท่าของวงการฟิสิกส์ต่อ Cold Fusion มีผลกระทบอย่างมากกับชีวิตนักวิจัยอย่าง Hagelstein จากดาวรุ่งเจ้าของรางวัลอันทรงเกียรติ ต้องถูกดูหมิ่นเหยียดหยาม ทุนวิจัยก็ขาดหาย เปเปอร์ก็ตีพิมพ์ไม่ได้เพราะวารสารนานาชาติพากันเมินหนี เมื่อไม่มีเงิน ไม่มีนักเรียน ไม่มีงานตีพิมพ์ นักวิจัยไส้แห้งอย่างเขาจึงถูกปฏิเสธจากการขอเลื่อนตำแหน่งและต้องเสียแล็บของตนเองไป กลายเป็นอาจารย์เร่ร่อนขอแบ่งใช้พื้นที่จากอาจารย์คนอื่นๆ
วงการ Cold Fusion สูญเสียสมาชิกอย่างรวดเร็ว จากที่เคยมีนักวิจัย 600 กว่าคนในปี 1991 เหลือเพียงประมาณ 100 คนในปี 2004 แต่กระนั้น ก็ยังมีผลงานที่พยายามอธิบายความเป็นไปได้ของระบบออกมาอย่างไม่ขาดสาย บ้างก็แสดงให้เห็นว่า Pd จะต้องมีลักษณะพิเศษจึงจะทำปฏิกิริยาได้ (มี vacancy ในโครงสร้าง) บ้างก็แสดงให้เห็นว่าปริมาณ D ที่อยู่ในระบบต้องสูงพอถึงจะเกิดฟิวชัน ในฐานะนักทฤษฎีและผู้นำในสาขา Hagelstein มีความเชื่ออย่างแรงกล้าในความมีอยู่จริงของ Cold Fusion ในปี 2003 เขาจึงตัดสินใจเขียนจดหมายเปิดผนึกถึง DoE ขอให้พิจารณาให้โอกาส Cold Fusion อีกครั้ง
หลังจากพิจารณาความก้าวหน้าที่วงการวิจัยพบในระยะเวลา 15 ปีที่ผ่านมาต่อ คณะกรรมการพิจารณามีความเห็นที่ไม่เป็นเอกฉันท์ เพราะถึงแม้ว่าระบบอาจจะปลดปล่อยความร้อนได้จริง แต่ก็ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ว่าทำไมการทดลองถึงทำซ้ำได้ยาก DoE จึงตัดสินใจไม่ให้ทุนสำหรับโครงการใหญ่ แต่อาจจะพิจารณาให้ทุนเป็นกรณีไป
วงการ Cold Fusion ทั้งหมดถูกกลืนหายเข้าไปในมุมมืด เหลือเพียงนักวิจัยที่ยังสู้ต่อแค่หลักสิบเท่านั้น งานตีพิมพ์ทั้งหมดก็จำกัดอยู่ในวารสารเฉพาะทาง งานสัมมนาก็มีแต่หน้าเดิมๆเข้าร่วม ด้วยความที่คนทั้งสาขาล้วนมีเป้าหมายร่วมในการพิสูจน์เทคโนโลยี ผลของงานวิจัยจึงไม่ได้รับการ Peer review อย่างจริงจัง และเพื่อความอยู่รอดตัวนักวิจัยเองต้องออกล่าหาทุนจากเอกชน เช่น ผ่านการตั้งบริษัท startup ที่ไม่จำเป็นต้องเปิดเผยหลักการของเทคโนโลยี หรือการเรี่ยไรตามงานประชุมต่างๆ
และนั่นก็คือจุดประสงค์ที่ Hagelstein ต้องถ่อมาถึง Silicon Valley ในวันนี้ จากชีวิตนักวิจัยในหอคอย MIT ต้องระหกระเหิน ผ่านการปฏิเสธและดูแคลนครั้งแล้วครั้งเล่า ความหวังเดียวของเขาคือการแสดงให้วงการวิทยาศาสตร์รับรู้ว่า Cold Fusion นั้นมีอยู่จริงและยอมรับเขาในฐานะนักวิทยาศาสตร์คนนึงเสียที เท่านี้ก็เพียงพอกับความความอุตสาหะที่ทุ่มเทมาเกือบ 30 ปี
มันสายเกินไปที่หวังแล้วหรือไม่
เขาเองก็ตอบไม่ได้
#นักวิจัยไส้แห้ง
อ้างอิง
Cold Fusion - Real, But Is It Ready? - Prof. Peter Hagelstein https://www.youtube.com/watch?v=CiNDqaFPO4A
โฆษณา