เมื่อวันที่ 8 มกราคม ค.ศ.1938 วารสาร Nature ซึ่งเป็นวารสารวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกได้เสนอบทความ 2 เรื่อง ต่อเนื่องกัน โดยมีผู้เขียนเรื่องแรกชื่อ P. Kapitza แห่ง Institute of a Physical Problem ที่ Moscow ในรัสเซีย ส่วนเรื่องที่สองเป็นบทความของ Jack Allen และ Don Misener แห่งห้องปฏิบัติการ Mond Laboratory ของ Royal Society ที่มหาวิทยาลัย Cambridge ในอังกฤษ
ผลงานทั้งสองได้รายงานวิจัยเรื่องเดียวกัน คือ การสังเกตเห็นปรากฏการณ์ของไหลยวดยิ่ง (superfluid) ใน helium-4 ที่ไม่มีแรงหนืดใดๆ มาต่อต้านการไหลเลย ขณะอุณหภูมิของของไหลลดต่ำกว่า 2.18 องศาเคลวิน
หลังจากนั้นไม่นาน Lev Landau, Fritz London และ Larszio Tisza ก็ได้อธิบายว่านี่คือเฟสใหม่ของสสารที่มีสมบัติประหลาดหลายประการ เช่น สามารถไหลขึ้นตามผนังของภาชนะที่ใช้บรรจุ เพื่อไหลออกจากภาชนะ และสามารถแสดงปรากฏการณ์น้ำพุ (fountain effect) ที่เกิดเวลาฮีเลียมเหลวได้รับรังสีจะขยายตัวทำให้ผิวของมันพุ่งขึ้น ผ่านรูแคบๆ เป็นน้ำพุแสดงการเคลื่อนที่ของทุกอะตอมในของเหลวอย่างเป็นเอกภาพ
หลังจากที่เวลาผ่านไปกว่า 40 ปี Kapitza วัย 84 ปี ก็ได้รับการประกาศให้รับครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 1978 แต่อีกครึ่งหนึ่งไม่ได้เป็นของ Allen และ Misener
ในพิธีฉลองการรับรางวัลโนเบล Kapitza ไม่ได้บรรยายเรื่องที่พบ (ซึ่งเป็นประเพณี ที่ผู้รับรางวัลโนเบลทุกคนจะกล่าวถึง แรงดลใจที่ทำให้ตนสร้างผลงาน และความสำคัญของผลงาน) แต่กลับพูดเรื่องปฏิกิริยาหลอมรวมนิวเคลียสของไฮโดรเจน (fusion) โดยให้เหตุผลว่า ได้เลิกทำงานวิจัยเรื่องฮีเลียม -4 นานเกิน 10 ปี แล้ว
การมอบรางวัลโนเบลให้ Kapitza แสดงว่า คณะกรรมการรางวัลฯ โลกได้ให้เครดิตการพบปรากฏการณ์ของเหลวยวดยิ่ง helium-4 แก่ Kapitza คนเดียวเต็มๆ และให้ความสงสารเต็มๆ แก่ Allen และ Misener
ประวัติชีวิตการทำงานของ Kapitza ระบุว่า ในปี 1921 หนุ่ม Kapitza ได้เดินทางจากรัสเซีย ถึงอังกฤษ เพื่อทำวิจัยที่ห้องปฏิบัติการ Cavendish ในฐานะผู้ช่วยของ Ernest Rutherford (รางวัลโนเบลเคมีปี 1908) และได้ทำงานประจำที่นั่นเป็นเวลานาน 13 ปี จึงมีผลงานมากมาย เพราะเป็นคนมีพรสวรรค์ด้านการทดลอง และสามารถสร้างอุปกรณ์รวมถึงเครื่องมือต่างๆ ได้ด้วยตนเอง ทำให้เป็นคนที่มีความมั่นใจในตนเองค่อนข้างสูง อีกทั้งชอบเข้าสังคม จึงมีเพื่อนมากมาย เช่น Paul Dirac (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1933) กับ John Cockroft (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1951) ซึ่งต่างก็ชื่นชม Kapitza มากทำให้ Kapitza ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการวิจัยเรื่องอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงต่อโลหะที่อุณหภูมิต่ำและ Kapitza ได้พัฒนาเทคนิคการทำแก๊สฮีเลียมให้เป็นของเหลว โดยได้รับทุนวิจัยจากนักอุตสาหกรรมชื่อ Ludvig Mond
ในความเป็นจริง Kamerlingh Onnes ได้ประสบความสำเร็จในการทำแก๊ส helium ให้เป็นของเหลวได้เป็นคนแรกตั้งแต่ปี 1908 ที่เนเทอร์แลนด์ (ฮีเลียมประกอบด้วย ฮีเลียม-3 กับฮีเลียม-4 โดยฮีเลียม-4 นั้น Kapitza พบว่าเป็น superfluid ในปี 1938 ส่วนฮีเลียม-3 Douglas Osheroff, David Lee และ Robert Richardson พบว่า เป็น superfluid และได้รับรางวัลโนเบลในปี 1996) แต่ Kapitza ใช้เทคนิคใหม่ คือการขยายตัวแบบ adiabalic ของแก๊ส hydrogen เพื่อทำให้สภาพแวดล้อมมีอุณหภูมิต่ำลงๆ จนประสบความสำเร็จ ในเดือนเมษายนปี 1934
ถึงเดือนกันยายน Kapitza ได้ตัดสินใจเดินทางกลับไปเยี่ยมครอบครัวในรัสเซีย แต่ถูกรัฐบาลรัสเซียยึดหนังสือเดินทางไว้ ทำให้ไม่สามารถเดินทางออกนอกประเทศได้อีก และในเวลาเดียวกันทางรัฐบาลก็ได้เสนอจะสร้างห้องปฏิบัติการใหม่ให้ Kapitza ทำวิจัย
เมื่อไม่มีทางเลือก Kapitza ก็จำเป็นต้องยอม และได้จัดตั้งสถาบันวิจัยฟิสิกส์ (Institute for Physical Problems) ขึ้นที่ Moscow จากนั้นได้เขียนจดหมายถึง Rutherford เพื่อขอให้ช่วยส่งอุปกรณ์เหลือใช้มาให้ รวมทั้งได้ขอให้ส่งช่างเทคนิคที่มีความสามารถมาช่วยในการสร้างห้อง lab ในรัสเซียด้วย
ขณะ Kapitza ต้องพำนักอยู่ที่รัสเซีย ทางห้องปฏิบัติการที่ Cambridge ซึ่งเคยมี Kapitza เป็นหัวหน้าก็ขาดทิศทางการทำงานวิจัย Rutherford จึงได้เชิญ Jack Allen มาเป็นหัวหน้าแทน
Allen สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกด้านตัวนำยวดยิ่ง (superconductor) จากมหาวิทยาลัย Toronto ในแคนาดา และเข้าทำงาน โดยได้รับเงินเดือนเพียงครึ่งหนึ่งของที่ Kapitza ได้ จากนั้นได้ชักชวน Don Misener จากมหาวิทยาลัย Toronto มาร่วมทำวิจัยที่ Cambridge ในปี 1937
ทั้งสองได้ร่วมกันวิจัยสภาพหนืดของฮีเลียม-4 เหลว และในวันที่ 27 พฤศจิกายน ค.ศ.1937 ก็ได้พบว่า เมื่ออุณหภูมิของฮีเลียม-4 ลดลงๆ จนต่ำถึง 2.18 องศาเคลวิน สภาพหนืดของ helium เหลว ได้กลายเป็นศูนย์ในทันที มันจึงกลายสภาพเป็นสสารเฟสใหม่ที่เรียกว่า ของเหลวยวดยิ่ง (superfluid)
ในวันที่ 17 ธันวาคม ค.ศ.1937 เมื่อ William Webster นักวิจัยคนหนึ่งจากห้อง Cavendish Lab ได้เดินทางไปเยือน Kapitza ที่ Moscow และได้กลับมาบอกทุกคนว่า Kapitza ก็ได้พบปรากฏการณ์ superfluid เช่นกัน อีกทั้งยังได้ส่งรายงานวิจัยเรื่องดังกล่าวไปเผยแพร่ในวารสาร Nature ตั้งแต่วันที่ 3 ธันวาคม
ข่าวนี้ทำให้ Cockroft ตะลึง จึงบอก Allen กับ Misener ให้รีบเขียนรายงานวิจัยที่คนทั้งสองทำ เพื่อส่งไปตีพิมพ์ในวารสาร Nature ด้วย ต้นฉบับงานวิจัยของ Allen และ Misener ถูกส่งออกจากห้องปฏิบัติการในวันที่ 21 ธันวาคม
ด้าน Kapitza ได้เขียนจดหมายบอก Niels Bohr (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1922) ว่า ตนได้พบปรากฏการณ์ของเหลวยวดยิ่งตั้งแต่วันที่ 10 สิงหาคม และได้ขอให้บรรณาธิการวารสาร Nature ตีพิมพ์ผลงานทันที เพราะเป็นเรื่องสำคัญ
การขอร้องเช่นนี้ เพราะ Kapitza ต้องการให้โลกรู้ว่า ตนเป็นคนแรกที่พบปรากฏการณ์ superfluid และในฐานะที่เป็นคนรัสเซีย การค้นพบนี้จะทำให้พรรคคอมมิวนิสต์ของรัสเซียพอใจมากที่นักวิทยาศาสตร์รัสเซีย “เก่ง” กว่านักวิทยาศาสตร์ยุโรป ผลที่เกิดตามมาจากการตีพิมพ์คือ Kapitza ได้เลื่อนตำแหน่งการบริหารและตำแหน่งวิชาการสูงขึ้น แล้ว Kapitza ได้ใช้อานิสงค์จากตำแหน่งนั้น ขอให้รัฐบาลรัสเซียปล่อย Lev Landau (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1962) จากการถูกคุมขัง เพราะ Landau เป็นนักทฤษฎีระดับสุดยอดของรัสเซีย ผู้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของเหลวยวดยิ่งได้
ด้าน John Bardeen ผู้ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์สองครั้ง (ปี 1956 และปี 1972) จึงได้เสนอให้ Kapitza รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ร่วมกับ Allen แต่ Kapitza ปฏิเสธที่จะรับรางวัลร่วมกับ Allen
การไม่ยอมรับรางวัลร่วมกันนี้ทำให้การพิจารณามอบรางวัลโนเบลสำหรับการค้นพบของเหลวยวดยิ่งต้องล่าช้าไปถึง 40 ปี
คำถามที่ทุกคนสนใจคือ เหตุใด Kapitza จึงปฏิเสธไม่ยอมรับรางวัลร่วมกับ Allen
คำตอบที่เป็นไปได้คือ
(1) Allen มีอายุยังน้อย คือเพียง 27 ปีเท่านั้นเอง
(2) Kapitza คิดว่า งานที่ Allen ทำเป็นการทำงานต่อยอดที่ Kapitza ได้เริ่มไว้ที่ Cavendish Lab. ดังนั้น Kapitza จึงมีบทบาทหลักในการค้นพบ ส่วน Allen มีบทบาทรอง
(3) ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่าง Cockroft และ Dirac กับ Kapitza ทำให้นักฟิสิกส์อาวุโสที่มีบารมีหลายคนรู้สึกเกรงใจไม่คัดค้าน Kapitza ซึ่งเป็นเพื่อนของ Cockroft กับ Dirac ดังนั้น การสนับสนุน Allen จึงน้อยตาม
ในด้านส่วนตัว Allen กับ Kapitza ไม่เคยเขียนจดหมายติดต่อกัน แต่เคยพบกันในการประชุมที่กรุง Moscow เมื่อปี 1966 แต่โลกก็ไม่มีหลักฐานใดๆ ว่า คนทั้งสองได้สนทนากัน
ลุถึงปี 2010 วงการฟิสิกส์ก็มีความ “วุ่นวาย” เกิดขึ้นอีกเมื่อคณะกรรมการรางวัลโนเบลตัดสินใจมอบรางวัลให้แก่ Andre Geim และ Konstantin Novosolev แห่งมหาวิทยาลัย Manchester ของอังกฤษจากผลงานการพบ graphene ซึ่งเป็นวัสดุบางที่สุดในโลกเพราะประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนเรียงรายใน 2 มิติ จึงมีสมบัติที่ประหลาดและมีศักยภาพในการเป็นประโยชน์อย่างมหาศาลตั้งแต่ใช้ทำ transistor ตลอดจนถึงเซลล์แสงอาทิตย์
ทันทีที่ทราบข่าว Walter de Heer แห่งสถาบัน Georgia Institute of Technology ในอเมริกาก็ได้เขียนจดหมายเปิดผนึกถึงคณะกรรมการรางวัลโนเบล ประท้วงการมอบรางวัลให้แก่ Geim และ Novosolev โดยให้เหตุผลว่า
คณะกรรมการได้ใช้รายงานการวิจัยของ Geim กับ Novosolev ที่เผยแพร่ในวารสาร Science ปี 2004 เป็นหลักฐานที่แสดงว่า คนทั้งสองได้พบสมบัติด้าน electronics ที่มหัศจรรย์ของ graphene จึงแสดงว่าเป็นวัสดุใหม่ แต่ในความเป็นจริงสิ่งที่คนทั้งสองศึกษาคือ สมบัติของ graphite ซึ่งประกอบด้วย graphene 3 ชั้น จึงหาใช่ graphene ไม่ เพราะสำหรับข้อมูลของ graphene จริงๆ คนทั้งสองได้เผยแพร่ในปี 2005 ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences USA แต่ de Heer กับคณะได้ทดลองวัดสมบัติของ grapheme ตั้งแต่ปี 2004 (อย่างไม่รู้ตัว) และได้ลงเผยแพร่ในวารสาร Journal of Physical Chemistry นั่นคือ de Heer อ้างว่า เขาได้พบ graphene ก่อน Geim กับ Novosolev
ดังนั้น de Heer กับคนอื่นๆ อีกหลายคนจึงคิดว่า คณะกรรมการรางวัลให้เหตุผลในการมอบรางวัลให้แก่ Geim และ Novosolev อย่างไม่ถูกต้อง จึงควรปรับปรุงถ้อยคำที่ใช้ในการสรรเสริญผลงานของนักฟิสิกส์ทั้งสอง และการร้องเรียนครั้งนี้ไม่ใช่กรณีองุ่นเปรี้ยว เพียงแต่ de Heer ขอให้ประวัติศาสตร์บันทึกเหตุผลของการได้รางวัลอย่างสมบูรณ์เท่านั้นเอง
หลังจากที่จดหมายของ de Heer ปรากฏในสื่อ ศาสตราจารย์ Per Delsing แห่งมหาวิทยาลัย Chalmezo University of Technology ที่ Gothenburg ในสวีเดน ซึ่งเป็นกรรมการคนหนึ่งในทีมพิจารณารางวัล Nobel ฟิสิกส์ก็ได้ออกมายอมรับว่า ลำดับเหตุการณ์ของการพบ graphene เป็นเรื่องที่มีการถกเถียงกันว่า ผลงานของ Geim กับ Novosolev ที่เผยแพร่ในปี 2004 นั้น เป็นการพบ graphene ที่เสถียรหรือไม่ มีคนหลายคนที่เห็นด้วยและหลายคนไม่เห็นด้วย
จะอย่างไรก็ตาม คณะกรรมการรางวัลโนเบลฟิสิกส์ก็ได้ติดตาม และวิเคราะห์ลำดับเหตุการณ์ รวมถึงผู้ที่ทำงานเรื่องนี้อย่างรอบคอบแล้ว จึงขอยืนยันว่า คำตัดสินไม่เปลี่ยนแปลง (ไม่ว่าจะเป็นครั้งนี้หรือครั้งไหน)
อ่านเพิ่มเติมจาก
(1) Helium: The essentials โดย Mark Winter ใน University of Sheffield Retrieved 2008-07-14.
(2) The rise of graphene โดย A. Geim และ K.S. Novosolev ใน Nature Materials ฉบับที่ 6 หน้า 183-91 ปี 2007
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
