Blockdit Logo (Mobile)
Antnumber9
•
13 ม.ค. 2020 เวลา 12:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
--"อย่างล้ำนักวิจัยจากสแตนฟอร์ดสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเท่าชิป"--
เครื่องเร่งอนุภาค หรือ particle accelerator คือเครื่องมือชนิดหนึ่งที่อาศัยสนามแม่เหล็กในการเร่งให้อนุภาคที่มีประจุให้เคลื่อนที่ไปจนกระทั่งมีความเร็วสูงขึ้น โดยในการเร่งอนุภาคนั้น มีเป้าหมายที่จะนำอนุภาคที่มีประจุมาชนกันจนเผยให้เห็นถึงโครงสร้างและกลไกการทำงานภายในของอนุภาคและเพื่อตอบคำถามที่น่าฉงนของจักรวาล
ซึ่งหลายคนอาจจะพอทราบมาบ้างแล้วว่าเครื่องเร่งอนุภาคมี 2 ประเภท
1.แบบเชิงเส้น (Linear) อนุภาคจะเคลื่อนที่ไปตามความยาว และเข้าชนเป้าในแนวเส้นตรง
2.แบบวงกลม (Circular) อนุภาคจะเคลื่อนที่วนเป็นวงกลมจนกระทั่งพุ่งเข้าชนกัน
รู้หรือไม่ เครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ เครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider (LHC) ที่มีลักษณะเป็นวงแหวนขนาดความยาวเส้นรอบวง 27 กิโลเมตร ลึกลงไปใต้ดิน 175 เมตร สร้างขึ้นที่บริเวณพรมแดนประเทศฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ ใกล้กับกรุงเจนีวา ภายใต้หน่วยงานที่ชื่อคุ้นหูว่า เซิร์น (CERN)
เราจะเห็นว่าเครื่องเร่งอนุภาคถูกสร้างขึ้นมาเพื่อเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงขึ้น แน่นอนว่าต้องอาศัยพื้นที่ในการเร่งอนุภาคที่มีประจุเหล่านั้นให้มีพลังงานที่สูงขึ้น แต่มีนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดสร้างเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเท่าชิปขึ้นมา เพื่อทำอะไรนั้น Ant จะเล่าให้ฟัง
นี่ถือว่าเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ณ SLAC National Accelerator Laboratory ได้สร้างซิลิกอนชิปขึ้นมาเพื่อเร่งอิเล็กตรอน โดยการใช้เลเซอร์อินฟราเรดทำหน้าที่เป็นตัวเร่งอิเล็กตรอน เพื่อให้มีพลังงานสูงขึ้นนั่นเองและได้ตีพิมพ์บทความวิจัยลงในวารสาร Science เมื่อวันที่ 3 มกราคม ค.ศ. 2020 ที่ผ่านมานี้เอง
การศึกษาวิจัยในครั้งนี้ นำทีมวิจัยโดยศาสตราจารย์ Jelena Vuckovic จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและภาควิชาฟิสิกส์ประยุกต์ โดยอาจารย์ได้อธิบายว่าพวกเขาทำการสลักให้เกิดร่องในระดับนาโนสเกลลงบนกึ่งกลางซิลิคอนชิป โดยร่องนั้นเปรียบเสมือนท่อตรงยาวของเครื่องเร่งอนุภาค ซึ่งระหว่างความยาวท่อ ก็จะมีบล็อกตัวสร้างสนามแม่เหล็ก ที่หน้าที่เร่งอนุภาคให้เคลื่อนที่ไปตามท่อ ชิปนี้ก็เหมือนกัน
โดยร่องดังกล่าวมีความกว้างขนาด 250 นาโนเมตร ยาว 1 ไมโครเมตร ซึ่งนักวิจัยก็จะยิงพัลส์ของเลเซอร์อินฟราเรดที่ด้านข้างของชิปเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวเร่งอนุภาค แล้วก็ยิงลำอิเล็กตรอนผ่านช่องกึ่งกลางชิปดังกล่าวนั่นเอง แต่ก่อนที่จะสร้างเจ้าซิลิคอนชิปขึ้นมานั้น ศาสตราจารย์ Jelena ได้ใช้วิธีที่ทางมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดพัฒนาขึ้นเรียกวิธีนี้ว่า Inverse Design of Photonics ซึ่งเป็นซอฟแวร์ที่จะจัดการกับการออกแบบอุปกรณ์โฟโตนิกส์ให้มีความแม่นยำมากที่สุดก่อนลงมือสร้างมันขึ้น
โดยทางทีมนักวิจัย คาดหวังที่จะเร่งอิเล็กตรอนให้เข้าใกล้อัตราเร็วแสงที่ 94% หรือ 0.94c เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่พลังงาน 1 ล้านอิเล็กตรอนโวลล์ (1 MeV) แต่ที่ทางนักวิจัยทำอยู่นี้เป็นเพียงแค่ตัวต้นแบบขั้นต้นและจะต้องเร่งอิเล็กตรอนเป็นพันครั้งเพื่อให้ถึงพลังงานดังกล่าว ซึ่งคาดการณ์ไว้ว่าปลายปี 2020 จะเร่งอิเล็กตรอนให้ถึง 1 ล้านอิเล็กตรอนโวลล์ (1 MeV)
หนึ่งในสมาชิกของทีมเล่าว่า "เทคโนโลยี Accelerator-on-a-chip นี้มันอาจจะนำไปสู่เทคนิคใหม่ในการรักษาโรคในอนาคต โดยเฉพาะโรคมะเร็ง หรือ การฉาย X-ray ไปยังจุดเฉพาะของโรคมะเร็ง โดยไม่กระจายไปยังบริเวณอื่นๆ ของร่างกาย" Robert Byer นักฟิสิกส์กล่าว
ถ้าทำสำเร็จจนสมบูรณ์ นี่จะถือเป็นก้าวสำคัญของนวักรรมเครื่องเร่งอนุภาคขนาดจิ๋วเลยทีเดี่ยว
ขอบคุณทุกท่านที่เข้ามารับชม ติดตามเรื่องราวดี ๆ ด้าน #วิทยาศาสตร์ #เทคโนโลยี และ #นวัตกรรม ได้ที่ #antnumber9 #มดหมายเลข9
#เครื่องเร่งอนุภาคขนาดเท่าชิป #ซิลิคอนชิป #Accelerator_on_a_chip #LHC #particle_accelerator
โฆษณา