Article
นาฬิกาควอนตัม (Quantum Clock)
เวลาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับมนุษย์ ในแต่ละวันตารางเวลาบอกเราว่าต้องทำอะไรเมื่อไหร่ ในแต่ละช่วงชีวิตเราค่อยๆเติบโตจากเด็กจนเป็นผู้ใหญ่ เราทุกคนเคลื่อนที่ผ่านเวลา เราเกิด แก่ และตาย พูดได้เลยว่ามนุษย์ทุกคนรู้จักและใกล้ชิดกับแนวคิดเรื่องเวลามากๆ แต่เวลาในสายตาของนักฟิสิกส์ล่ะ เวลาคืออะไรแล้วมันไปเกี่ยวข้องกับควอนตัมฟิสิกส์ได้อย่างไร? เวลามีหน่วยพื้นฐานที่เรียกว่า “วินาที” ซึ่งในมุมมองของนักฟิสิกส์นั้นถือเป็นปริมาณพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่สำคัญมากกก(ก ล้านตัว) ถือเป็นหนึ่งในเจ็ดปริมาณพื้นฐาน(หรือที่เราคุ้นหูว่า SI UNIT)ที่ใช้อธิบายทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลนี้ก็ว่าได้ ถ้าเราลองเปิดเข้าเว็บไซต์ Wikipedia.org ในหัวข้อ International System of Units (https://en.wikipedia .org/wiki/International_System_of_Units) ในหมวดของ second เราจะเห็นเขานิยามเวลาหนึ่งวินาทีว่า “The duration of 9192631770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium-133 atom.” แปลว่า […]
ควอนตัมเอนแทงเกิลเมนต์ (Quantum entanglement)
เกรินนำ เอนแทงเกิลเมนต์ (Entanglement) หากแปรออกมาเป็นไทยจะหมายถึง “ความพัวพัน” ซึ่งฟังแล้วอาจจะงงเข้าไปอีกเมื่อเราเอาเข้าไปร่วมกับคำว่าควอนตัมเป็น “ความพัวพันทางควอนตัม” (Quantum entanglement) จริงๆเพื่อให้สะดวกในการอ่านจะขอใช้คำว่า “ควอนตัมเอนแทงเกิลเมนต์” ตรงๆไปเลย ในปัจจุบันนี้เทคโนโลยีหลายๆอย่างนั้นมีเจ้าควอนตัมแอนแทงเกิลเมนต์เป็นกุญแจพื้นฐานสำคัญอยู่ เช่น การสร้างรหัสเชิงควอนตัม (Quantum key distribution) หรือ ควอนตัมเทเลพอเทชัน (Quantum teleportation) เป็นต้น วันนี้เราจะพาไปท่องโลกของเจ้าควอนตัมเอนแทงเกิลเมนต์ว่าจุดกำเนิดนั้นมาได้อย่างไร กว่าจะมีถึงวันนี้แนวความคิดได้ผ่านการถกเถียงกันไปมาระหว่างนักฟิสิกส์ชื่อดังหลายๆท่าน และที่สำคัญมันโดนสร้างขึ้นมาเพื่อชี้ให้เห็นว่าควอนตัมนั้นไม่สมบูรณ์แต่กลับกลายเป็นว่าไม่เพียงจะไม่ทำให้ควอนตัมนั้นหยุดการพัฒนาแต่กลับทำให้เรามีความเข้าใจแบบก้าวกระโดดเป็นอย่างมากและในปัจจุบันนั้นความเข้าใจในธรรมชาติพื้นฐานอันแปลกประหลาดนี้ก็กำลังจะออกดอกออกผลให้เราได้เก็บเกี่ยวเป็นเทคโนโลยีแบบใหม่ๆ (ดังที่ได้ยกตัวอย่างข้างต้น) หรือการผนวกแนวความคิดของควอนตัมเองแทงเกิลเมนต์เข้าไปกับฟิสิกส์สาขาอื่นทำให้เกิดมุมมองใหม่ๆ เช่น แนวคิด ER=EPR ในการแก้ปัญหาเรื่องมุมมองที่ขัดแย้งของข้อมูลในหลุมดำ (Black hole information paradox) หรือ แนวคิดที่ว่ากาลอวกาศนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น( Emergence phenomena) จากการมีอยู่ของเอนแทงเกิลเมนต์ เป็นต้น เกมส์ทายถุงเท้า ก่อนที่เราจะไปทำความเข้าใจเกี่ยวกับควอนตัมเอนแทงเกิลเมนต์จะขอยกสถานะการณ์ต่อไปนี้ให้พิจารณาก่อน ตอนนี้เรามี อลิส บ๊อบ และ อีฟ เป็นเพื่อนกัน(แบบ Friend Zone !!) ทั้ง 3 […]
คุยกับ อ. บำเหน็จ นักฟิสิกส์ไทยฝีมือเยี่ยมยอดทางด้านสมบัติควอนตัมของสสารประหลาด
สวัสดีครับ หายกันไปนานเลยครับ วันนี้ทางทีม QuTE จะพาไปพูดคุยกับ รศ.ดร.บำเหน็จ สุดชมโชม จากภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นักฟิสิกส์ไทยฝีมือเยี่ยมหาคนจับยาก อีกทั้งยังเป็น 1 ในนักฟิสิกส์ไทยที่ทำงานบุกเบิกทางด้านสมบัติควอนตัมของสสารประหลาด เช่น แกรฟีน ยังไงเราลองไปความรู้จักอาจารย์กันเลยครับ ขออนุญาตเริ่มต้นด้วยการแนะนำตัวหน่อยครับ เรียนจบปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยอะไร และทำงานวิจัยทางด้านไหนตอนเรียน ผมจบปริญญาเอกฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมหิดล เมื่อประมาณปี 2553 โดยทำวิจัยทางด้านทฤษฎีการขนส่งเชิงควอนตัม(quantum transport) ผ่านรอยต่อวัสดุที่เป็นแม่เหล็กและตัวนำยวดยิ่ง โดยเน้นไปที่วัสดุยุคใหม่ ในช่วงเวลาที่เรียนปริญญาเอก เป็นช่วงแรกๆที่มีการค้นพบวัสดุแกรฟีน (graphene) วัสดุชั้นเดียวของแกรไฟท์ที่ถูกแยกให้อยู่อย่างสเถียรภาพสำเร็จครั้งแรก สมบัติพื้นฐานต่างๆของวัสดุแกรฟีนยังคงต้องการงานวิจัยทั้งทางทดลองและทฤษฎีเพื่อความกระจ่างต่อการนำไปประยุกต์ใช้ต่อยอด งานวิจัยที่ทำในช่วงเรียนปริญญาเอกจึง เป็นการศึกษาสมบัติทางควอนตัมของวัสดุเหล่านี้ เหตุผลที่ทำให้คุณสนใจทำวิจัยทางด้านนี้ ก่อนอื่นต้องบอกว่าเป็นคนที่ชื่นชอบการวิจัยทางด้านทฤษฎีควอนตัมเป็นพิเศษ และมีความสนใจเรื่องฟิสิกส์พลังงานสูงด้วย บังเอิญว่า วัสดุแกรฟีน ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายมากชนิดหนึ่ง มีพาหนะเป็นอิเล็กตรอนคล้ายอนุภาคแบบเฟอร์มิออนสัมพัทธภาพหรือดิแรกเฟอร์มิออน(Dirac fermions)จึงทำให้ยิ่งเพิ่มความสนใจ และทำให้เกิดแรงจูงใจที่จะวิจัยพฤติกรรมทางควอนตัมของดิแรกเฟอร์มิออนในระบบสสารควบแน่น โดยทำวิจัยตั้งแต่เรียนปริญญาเอกมาเรื่อยๆ และขยายงานไปสู่วัสดุชนิดอื่นด้วย เช่น วัสดุสองมิติอื่นๆ และ ฉนวนทอพอโลยี นอกจากนี้ปรากฎการณ์ทางควอนตัมในสสารควบแน่นมีอะไรให้ตื่นเต้นตลอดเวลา เช่น การค้นพบอนุภาคมาจอรานา(Majorana fermion) ในวัสดุที่มีสภาพนำยวดยิ่งและสภาพทอพอโลยีรวมกัน ซึ่งอนุภาคมาจอรานาเป็นอนุภาคที่มีสปิน ½แต่มีตัวมันเองเป็นปฎิยานุภาค […]
