ฝรั่งเศสจัดชุดทดลองให้คนไทยเข้าถึง “ซินโครตรอน”

ไม่ง่ายหากจะอธิบายว่า “แสงซินโครตรอน” คืออะไร? และฝรั่งเศสก็เผชิญปัญหาเดียวกันนี้จนต้องผลิตชุดลองเพื่อปูพื้นความรู้แก่เยาวชน ผ่านการทดลองเรื่องคลื่น แสง เสียง และแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเด็กไทยมีโอกาสได้ลองเล่นและสัมผัสชุดการทดลองเดียวกันนี้ใน “งานมหกรรมวิทยาศาสตร์ 54”

เป็นโอกาสดีสำหรับเยาวชนไทยและผู้สนใจวิทยาศาสตร์ที่มีจะโอกาสได้สัมผัสชุดทดลองเพื่อสร้างความตระหนักเกี่ยวกับเทคโนโลยีแสงซินโครตรอน จาก สถาบันซินโครตรอน-โซเลย (Synchrotron-SOLEIL) ประเทศฝรั่งเศส ภายในงาน มหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ประจำปี 2554 ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 6-21 ส.ค.54 ณ ศูนย์นิทรรศการและการประชุมไบเทค บางนา

เซลีน ลอรี (Celine Lolry) เจ้าหน้าที่สื่อสารวิทยาศาสตร์และตัวแทนหนึ่งเดียวจากสถาบันซินโครตรอน-โซเลย บอกทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า นำการทดลองร่วมจัดแสดงในมหกรรมวิทยาศาสตร์ฯ ครั้งนี้เพราะต้องการมีความร่วมมือทางวิชาการระหว่างไทยและฝรั่งเศส และบอกด้วยว่าการเผยแพร่เรื่องซินโครตรอนที่ฝรั่งเศสเป็นเรื่องยากและมีปัญหาในการดึงดูดให้คนสนใจ เพราะคนมองว่าฟิสิกส์เหมือนเป็นเรื่องยาก จับต้องได้ยากและเป็นนามธรรม

“พูดถึงซินโครตรอนคนตกใจ ไม่รู้เรื่องแต่ถ้าพูดถึงแสง คลื่น แม่เหล็ก ซึ่งเป็นพื้นฐานของซินโครตรอนจะทำให้คนเข้าใจได้ง่ายขึ้น เลยเอาของใกล้ตัวมาให้เรียนรู้ ที่ฝรั่งเศสมีคนเข้าร่วมมหกรรมวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ระดับอนุบาลถึงมหาวิทยาลัย แต่สำหรับที่โซเลยจะรับเด็กอายุ 12 ปีขึ้นเข้าชมนิทรรศการซินโครตรอนของสถาบัน เพราะเด็กมีพื้นฐานบ้างแล้ว แต่เด็กอ่อนกว่านั้นยังไม่เรียนเรื่องอะตอมเลย จึงค่อนข้างมีปัญหา แต่เราก็อยากให้เด็กเล็กๆ ได้เริ่มต้นเรียนรู้บ้าง เพื่อเป็นแรงบันดาลใจ” ลอรีกล่าว

พร้อมกันนี้ลอรีได้กล่าวถึงมหกรรมวิทยาศาสตร์ที่ฝรั่งเศสว่าเริ่มมีมาตั้งแต่ปี 1991 จากแนวคิดริเริ่มของรัฐมนตรีวิทยาศาสตร์ที่ต้องการให้เผยแพร่วิทยาศาสตร์ให้เข้าถึงได้ง่ายขึ้น และเมื่อประสบความสำเร็จก็จัดต่อเนื่องมาตั้งแต่นั้น โดยลักษณะงานจะเป็นกิจกรรมที่ทั้งเมืองและองค์การท้องถิ่นทั่วประเทศต้องร่วมกันจัดขึ้นอย่างน้อย 1 สัปดาห์ โดยเริ่มตั้งแต่ 15 ต.ค.เป็นต้นไป และเมื่อมีโอกาสเยือนเมืองไทยและได้เห็นรูปแบบการจัดงานวิทยาศาสตร์นั้นทำให้เธอมีมุมมองต่อการจัดงานที่เปลี่ยนไป

“รูปแบบการจัดงานของฝรั่งเศสจะเน้นการทดลองและอุปกรณ์มากว่า เด็กๆ มาถึงก็ทดลองอย่างจริงจัง แต่ที่เมืองไทยมีความเป็นแฟนตาซี อลังการ มีดารามาร่วมงาน มีกิจกรรม มีเกม และมีความเป็นศูนย์กลางมากกว่า” ลอรีกล่าว แต่ไม่ฟันธงว่ารูปแบบไหนดีกว่ากัน แต่ประสบการณ์ล่าสุดก็ให้มุมมองใหม่แก่เธอ และอาจเป็นแนวทางในการสร้างแรงดึงดูดให้คนทั่วไปหันมาสนใจวิทยาศาสตร์ได้มากกว่านี้ ทั้งนี้ แม้ฝรั่งเศสจะมีความก้าวหน้าทางด้านวิทยาสาสตร์และมีนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงหลายคน แต่ก็อยากให้เด็กเล็กๆ และคนทั่วไปเข้าถึงได้ง่ายกว่านี้

อุปกรณ์ที่สถาบันโซเลยนำมาร่วมแสดงในมหกรรมวิทยาศาสตร์มีทั้ง เครื่องกำเนิดคลื่นบนเส้นเชือก อุปกรณ์สาธิตการเกิดคลื่นกลและส้อมเสียง เธเรมิน (Theremin) เครื่องดนตรีที่มีกำเนิดมาจากอุปกรณ์ตรวจจับการบุกรุกของรัสเซีย อุปกรณ์สำหรับแสดงอำนาจแม่เหล็ก ผงตะไบเหล็กสำหรับสาธิตอำนาจและเส้นแรงแม่เหล็ก ลำโพงสาธิตคลื่นเสียงที่ความถี่ต่างๆ อุปกรณ์สาธิตการลอยตัวของแม่เหล็ก

อุปกรณ์สาธิตการเกิดคลื่นนิ่งในเส้นเชือก ทั้งนี้เชือกแต่ละเส้นมีมวลและความยาวไม่เท่ากัน สำหรับเชือกที่ใช้ในการทดลองมีมีและความยาวค่าหนึ่ง ซึ่งการตรึงปลายเส้นเชือกใดๆ และให้ความถี่ จะเกิดการสะท้อนกลับของคลื่น และมีทั้งการเสริมและหักล้างกัน เมื่อความถี่เหมาะสมจะเกิดเป็นคลื่นนิ่งที่สวยงาม สำหรับอุปกรณ์ที่นำมาสาธิตนี้เมื่อให้ความถี่ 800 เมกะเฮิร์ทซ์ จะให้คลื่นนิ่ง 1 ลูก ความถี่ 1,600 เมกะเฮิร์ทซ์ จะให้คลื่นนิ่ง 1 ลูก และความถี่ 3,200 เมกะเฮิร์ทซ์ จะให้คลื่นนิ่ง 4 ลูก

ส้อมเสียงและการสาธิตคลื่นกลซึ่งเป็นคลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลาง โดยมี 2 ชนิด คือ คลื่นตามยาวและคลื่นตามขวาง ขดลวดสปริงที่ใช้ในการทดลองแสดงให้เห็นลักษณะคลื่นตามยาว ซึ่งตัวกลางจะเคลื่อนที่ไปในแนวเดียวกับทิศทางของคลื่น โดยเห็นริ้วคลื่นเป็นลักษณะอัดกระแทก ส่วนคลื่นตามขวางนั้นตัวกลางจะเคลื่อนที่ขึ้นลงตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น

เธเรมินเป็นเครื่องดนตรีที่ประยุกต์มาจากอุปกร์ณตรวจจับการบุกรุกของรัสเซีย ซึ่งมีหลักการทำงานว่า ร่างกายคนเรานั้นมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอ่อนๆ ซึ่งจะรบกวนเครื่องเธเรมินที่มีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าค่าหนึ่ง ซึ่งเครื่องดังกล่าวจะแสดงผลการถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็กภายนอกในรูปเสียงต่างๆ

การทดลองอำนาจแม่เหล็ก โดยใช้วัสดุชนิดๆ ต่างวางไว้ ได้แก่ เศษแผ่นฟลอยด์ แร่แมกนิไทท์ (Magnetite) ซึ่งนำมาผลิตเป็นแม่เหล็กได้ ซึ่งจีนเป็นแหล่งผลิตแม่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก น็อตและโลหะผสม ตะปู และน็อตทองแดง แล้วให้ผู้ทดลองใช้แท่งแม่เหล็กดูดวัสดุต่างๆ เหล่านั้นขึ้น และในชุดทดลองเดียวกันนี้มีการวางแท่งแม่เหล็กในแนวขั้วเหนือ-ขั้วใต้ สลับกัน เมื่อมีการรบกวนที่ปลายขั้วแม่เหล็กด้านหนึ่ง จะส่งผลต่อขั้วแม่เหล็กอื่นๆ ที่วางเรียงกันด้วย

ผงตะไบแหล็กแสดงลักษณะเส้นแรงแม่เหล็กที่วิ่งจากขั้วเหนือไปขั้วใต้

ลำโพงสาธิตคลื่นเสียงที่ความถี่ต่างๆ ซึ่งคนเราจะได้ยินคลื่นเสียงที่ความถี่ระหว่าง 20-20,000 เฮิร์ทซ์ พร้อมทั้งแสดงให้เห็นว่าคลื่นเสียงเกิดจากการสั่น โดยใช้เศษโฟมหรือกระดาษทิชชู่วางบนลำโพง ทั้งนี้ ในลำโพงยังมีแม่เหล็กไฟฟ้าและแม่เหล็กถาวร ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีอยู่ในเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน

ชุดทดลองเหล่านี้จัดแสดงในนิทรรศการ Franco-Thai and Technology Pavilion ภายในงานมหกรรมวิทยาศาสตร์ฯ โดยความร่วมมือระหว่าง สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) สถาบันซินโครตรอน-โซเลย และบริษัทสยามมิชลิน จำกัด ด้วยการสนับสนุนจากสถานเอกอัครราชทูตฝรั่งเศส และอาจมีความร่วมมือในการจัดแสดงชุดทดลองนี้ในไทยต่อไป

อ่านเพิ่มเติม
- วางแผนเที่ยวมหกรรมวิทย์ '54