รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2025 เกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม
- OST Washingtondc
- 2 days ago
- 1 min read
ผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2025 ได้แก่
Prof. John Clarke
University of California, Berkeley, USA
Prof. Michel H. Devoret
Yale University, New Haven, CT และ University of California, Santa Barbara, USA
Prof. John M. Martinis
University of California, Santa Barbara, USA
สำหรับการค้นพบการทะลุผ่านเชิงกลควอนตัมในระดับมหภาค (macroscopic quantum mechanical tunnelling) และการควอนไทซ์พลังงาน (energy quantisation) ในวงจรไฟฟ้า
คำถามสำคัญในฟิสิกส์คือระบบที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าใดจึงยังสามารถแสดงพฤติกรรมเชิงกลควอนตัมได้ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปีนี้ได้ทำการทดลองกับวงจรไฟฟ้าที่แสดงให้เห็นทั้งการทะลุผ่านเชิงกลควอนตัม (quantum tunnelling) และระดับพลังงานที่ถูกควอนไทซ์ (quantised energy levels) ในระบบที่มีขนาดใหญ่พอจะถือไว้ในมือได้
กลศาสตร์ควอนตัมทำให้อนุภาคสามารถเคลื่อนที่ทะลุกำแพงพลังงานได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า “การทะลุผ่าน (tunnelling)” อย่างไรก็ตาม เมื่อมีอนุภาคจำนวนมากเข้ามาเกี่ยวข้อง ผลกระทบเชิงควอนตัมมักจะลดลงจนแทบสังเกตไม่ได้ การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติเชิงควอนตัมสามารถปรากฏให้เห็นได้จริงในระดับมหภาค (macroscopic scale)
ในปี 1984 และ 1985 Prof. John Clarke ชาวอังกฤษ, Prof. Michel H. Devoret ชาวฝรั่งเศส และ Prof. John M. Martinis ชาวอเมริกัน ได้ทำการทดลองต่อเนื่องกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากตัวนำยิ่งยวด (superconductors) หรือวัสดุที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่มีความต้านทาน ส่วนประกอบของตัวนำยิ่งยวดในวงจรถูกคั่นด้วยชั้นฉนวนบาง ซึ่งเรียกว่า Josephson junction วงจรไฟฟ้านี้ถูกควบคุมและตรวจวัดคุณสมบัติอย่างละเอียดเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
อนุภาคมีประจุที่เคลื่อนที่ผ่านตัวนำยิ่งยวดรวมตัวกันเป็นระบบที่แสดงพฤติกรรมราวกับว่าเป็นอนุภาคเดี่ยวขนาดใหญ่ระดับมหภาค เริ่มแรก ระบบนี้อยู่ในสถานะที่กระแสไฟฟ้าไหลโดยไม่มีแรงดันไฟฟ้า เสมือนถูกกักอยู่หลังกำแพงพลังงาน แต่ในการทดลอง ระบบสามารถทะลุผ่านกำแพงนี้ได้และหลุดออกจากสถานะศูนย์โวลต์ ซึ่งตรวจจับได้จากแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
การค้นพบนี้ยังแสดงให้เห็นว่า ระบบดังกล่าวมีพฤติกรรมเป็นไปตามกลศาสตร์ควอนตัมอย่างสมบูรณ์ โดยแสดงลักษณะของการควอนไทซ์ (quantisation) ซึ่งหมายความว่าระบบจะดูดซับหรือปล่อยพลังงานได้เฉพาะในปริมาณที่แน่นอนเท่านั้น
ทรานซิสเตอร์ในไมโครชิปคอมพิวเตอร์คือหนึ่งในตัวอย่างของเทคโนโลยีควอนตัมที่เราใช้กันอยู่ทุกวัน รางวัลโนเบลในปี 2025 นี้จึงถือเป็นก้าวสำคัญที่เปิดประตูสู่การพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมยุคใหม่ อาทิ การเข้ารหัสควอนตัม (quantum cryptography) คอมพิวเตอร์ควอนตัม (quantum computers) และ เซนเซอร์ควอนตัม (quantum sensors) เป็นต้น
การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่า ฟิสิกส์ควอนตัมไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในโลกจุลภาคที่มองไม่เห็นเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเทคโนโลยีที่เป็นรากฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลสมัยใหม่ นักฟิสิกส์ทั้งสามคนจะได้รับเงินรางวัลมูลค่า 11 ล้าน โครนาสวีเดน หรือเกือบ 1.2 ล้านดอลลาร์สหรัฐ จากการได้รับรางวัลโนเบลในครั้งนี้
--------
ที่มา: Nobel Prize in Physics 2025, www.nobelprize.org/prizes/physics/2025/press-release/ Trio of physicists win Nobel Prize for revealing ‘bizarre properties’ of the quantum world, www.cnn.com/2025/10/07/science/nobel-prize-physics-clarke-devoret-martinis-quantum-mechanics-intl
Comments