Democritus ปราชญ์กรีกเมื่อ 430 BC (ก่อนคริสตกาล) ได้เสนอความคิดว่า สสารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม ซึ่งเป็นส่วนเล็กที่สุด จนไม่มีใครสามารถแบ่งแยกได้อีก ในเวลาต่อมา Aristotle (384 BC – 322 BC) กลับคิดว่า สรรพสิ่งในเอกภพ ล้วนประกอบด้วยธาตุ 4 ชนิด คือ ดิน น้ำ ลม และไฟ จวบจนถึงเมื่อ 200 BC ปราชญ์อินเดียชื่อ Jainism ได้ตั้งชื่อส่วนที่เล็กที่สุดของสสารว่า paramanu (ปรมาณู) ให้เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างไม่ได้ และทำลายก็ไม่ได้ด้วย
อีก 2,000 ปีต่อมา คือ ในปี 1803 John Dalton นักเคมีชาวอังกฤษ ได้นำความคิดเรื่องอะตอมมาใช้อธิบายปฏิกิริยาเคมีว่า เกิดจากการที่อะตอมต่างชนิดกันมารวมกัน
ปี 1826 John Herschel ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาสเปกตรัมเปล่งออกของแก๊สไฮโดรเจน และเห็นเส้นสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นต่าง ๆ กันมากมาย และนักวิทยาศาสตร์ได้วัดความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมเหล่านั้นและพบว่ามีค่า 410 , 434 , 486 และ 656 นาโนเมตร
ในปี 1885 เมื่อ Johann Balmer ครูชาวสวิสได้เห็นตัวเลขที่แสดงความยาวคลื่นเหล่านี้ จึงได้พยายามเสนอสูตรสำหรับใช้คำนวณหาความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมที่อะตอมไฮโดรเจนเปล่งออก
อีก 15 ปีต่อมา Johannes Robert Rydberg นักฟิสิกส์ชาวสวีเดน ได้ปรับเปลี่ยนสูตรของ Balmer ใหม่โดยนำมาเขียนให้อยู่ในรูปของ
ในปี 1911 Ernest Rutherford ชาวอังกฤษ ได้พบว่าอะตอมมีนิวเคลียสที่แก่นกลาง และอีก 2 ปีต่อมา Niels Bohr นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก ได้นำอิเล็กตรอนที่ J.J. Thomson ชาวอังกฤษ พบเมื่อปี 1897 มาใช้ร่วมกับข้อมูลโปรตอนของ Rutherford ในการสร้างแบบจำลองอะตอมไฮโดรเจน โดยแสดงให้เห็นว่ามีอิเล็กตรอนตัวหนึ่งโคจรเป็นวงกลม ไปโดยรอบโปรตอน ในลักษณะเดียวกันกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะของเรา แต่วงโคจรของอิเล็กตรอนในแบบจำลองนี้สามารถมีได้หลายวง โดยอิเล็กตรอนในแต่ละวงโคจรจะมีพลังงานไม่เท่ากัน จากนั้น Bohr ก็ได้ตั้งสมมติฐานว่า เวลาอิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจร เช่น จากวงโคจรนอก มาสู่วงโคจรใน พลังงานของอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนไปจะปรากฎออกมาในรูปของพลังงานแสง ซึ่งสามารถคำนวณหาค่าได้จากสูตรควอนตัมของ Max Planck ชาวเยอรมัน แบบจำลองอะตอมไฮโดรเจนของ Bohr นี้ สามารถอธิบายที่มาของเส้นสเปกตรัมต่าง ๆ ได้อย่างดีเลิศ อีกทั้งสามารถพยากรณ์เส้นสเปกตรัมอื่น ๆ ที่ยังไม่มีใครเคยเห็นได้หมดด้วย โดยการเปลี่ยนเลข 22 ในสูตรเป็น 32 , 42 , … ความสำเร็จนี้ทำให้ทุกคนยอมรับว่าทฤษฎีควอนตัมมีบทบาทสำคัญมากในการอธิบายสมบัติต่าง ๆ ของอะตอมไฮโดรเจน และผลงานนี้ทำให้ Bohr ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1922
ในเวลาต่อมาคำถามที่ทุกคนสนใจมีมากมาย เช่นว่า อะตอมของธาตุใดมีขนาดใหญ่ที่สุด ในการตอบคำถามนี้หลายคนคงตอบว่า ธาตุ organesson ซึ่งเป็นธาตุที่ 118 และมีมวลมากที่สุด ก็ย่อมมีขนาดใหญ่ที่สุด คำตอบเช่นนี้นับว่าถูกต้อง ถ้าอะตอมของธาตุทุกชนิดเป็นอะตอมที่อยู่ในสถานะปกติ แต่ถ้าอิเล็กตรอนบางตัวในอะตอมถูกกระตุ้นโดยพลังงานจากภายนอก อะตอมดังกล่าวอาจจะมีขนาดใหญ่มากเท่าแบคทีเรียก็ได้ และถ้าอะตอมนั้น เป็นของแข็งที่ทึบแสงเราก็จะสามารถเห็นอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาได้
ตามปกติเวลาใครเอ่ยถึงขนาดของอะตอม เรามักจะนึกถึงรัศมีของอะตอม สำหรับกรณีอะตอมไฮโดรเจนนั้น Bohr ได้พบว่า รัศมีของวงโคจรวงที่ n จะขึ้นกับค่า n2 (n ในที่นี้มีชื่อทางวิชาการว่า เลขควอนตัม) เมื่อเป็นเช่นนี้ พื้นที่ของวงโคจรวงที่ n ก็จะขึ้นกับค่า n4 นั่นหมายความว่า ถ้า n = 100 พื้นที่ของวงโคจรวงที่ 100 ก็จะมากประมาณ 100 ล้านเท่า ของพื้นที่วงโคจรวงแรก สำหรับความเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ n นั้น Bohr ก็ได้พบว่า มีค่าแปรผกผันกับ 1/n นั่นคือ ความเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ 10 จะมีค่าเป็น 1/10 ความเร็วของอิเล็กตรอนในวงแรก ซึ่งมีค่าประมาณ 1/100 ของความเร็วแสง ส่วนพลังงานของอิเล็กตรอนในวงที่ n นั้น ก็มีค่าที่ขึ้นกับ -1/n2 (ค่าลบ แสดงว่า อิเล็กตรอนตกอยู่ในสนามแรงดึงดูดทางไฟฟ้าของนิวเคลียส) สูตรพลังงานนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่า ในกรณีที่ n มีค่ามากถึงอนันต์ พลังงานของอิเล็กตรอนจะมีค่าเท่ากับศูนย์ ซึ่งแสดงว่าอิเล็กตรอนอยู่ในสภาพอิสระ คือ จะแยกตัวออกจากนิวเคลียส โดยอะตอมได้แตกตัวเป็นไอออนกับอิเล็กตรอนอิสระแล้วอย่างสมบูรณ์
นักฟิสิกส์มีชื่อเรียกอะตอมของธาตุใด ๆ ก็ตามที่เลขควอนตัม n ของอิเล็กตรอนมันมีค่ามากว่า อะตอม Rydberg ตามชื่อของนักฟิสิกส์ชาวสวีเดน คือ Johannes Robert Rydberg และผลงานของ Rydberg ในเรื่องนี้ได้วางรากฐานให้ Henry Moseley ได้พบว่า จำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส (atomic number) เป็นตัวเลขสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการจัดเรียงลำดับของธาตุต่าง ๆ ในตารางธาตุ (periodic table)
สูตรอะตอมไฮโดรเจนของ Bohr สามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดเราจึงเห็นเส้นสเปกตรัมในอนุกรม Balmer ได้เพียง 12 เส้น แต่เมื่อนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูเมฆของแก๊สที่ลอยอยู่ในอวกาศ แล้ววิเคราะห์แสงที่เปล่งออกมาจากเมฆนั้น ก็ได้พบว่า เมฆประกอบด้วย อะตอมไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ และได้เห็นเส้นสเปกตรัมจำนวนมากถึง 33 เส้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เส้นสเปกตรัมเหล่านี้มาจากอะตอม Rydberg ของไฮโดรเจนขณะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมาก (-270 องศาเซลเซียส) และมีสนามแม่เหล็กในอวกาศมากระทำ นอกจากนี้ก็มีเส้นสเปกตรัมอีกเส้นหนึ่ง ที่มีความยาวคลื่นมากถึง 21 เซนติเมตร คลื่นนี้จึงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไมโครเวฟ
ในการอธิบายการถือกำเนิดของคลื่นไมโครเวฟคลื่นนี้ นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ ชื่อ H.C. van de Hulst ได้ศึกษาอันตรกิริยาระหว่าง spin ของโปรตอนกับอิเล็กตรอน (hyperfine interaction) และได้พยากรณ์ว่า อะตอมไฮโดรเจนสามารถให้กำเนิดคลื่นไปโครเวฟได้ ตั้งแต่ปี 1944 โดยให้เหตุผลว่า อนุภาคอิเล็กตรอนมีสมบัติชนิดหนึ่ง คือ โมเมนตัมเชิงมุมในตัวเองแบบควอนตัม หรือที่เรียกว่า spin ซึ่งมีทิศชี้ขึ้นหรือลงได้ ส่วนโปรตอน ซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนก็มี spin เช่นกัน และ Hulst ได้พบว่า เวลา spin ของอิเล็กตรอนและโปรตอนชี้ทิศสวนกัน อะตอมไฮโดรเจนจะอยู่ในสถานะที่มีพลังงานต่ำ (คือ เสถียร) แต่เวลา spin ของอนุภาคทั้งสองชี้ทิศเดียวกัน อะตอมจะมีพลังงานสูงขึ้น (จึงไม่เสถียร) และจะปล่อยพลังงานเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เวลา spin ของอิเล็กตรอนนั้นกลับทิศ ซึ่งเหตุการณ์ spin กลับทิศนี้ สามารถเกิดขึ้นได้ในทุก 10 ล้านปี แต่เมื่ออะตอมไฮโดรเจนในเมฆอวกาศมีเป็นจำนวนมากนับ 1026 อะตอม/m3 ดังนั้น การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 21 เซนติเมตร หรือความถี่ 1420 megahertz จึงเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นได้
ลุถึงปี 1951 Harold Ewen กับ Edward Purcell แห่งมหาวิทยาลัย Harvard ในประเทศสหรัฐอเมริกาก็ได้ตรวจพบคลื่นไมโครเวฟที่ว่านี้จริง เพราะเหตุว่าคลื่นนี้สามารถทะลุทะลวงผ่านเมฆ และฝุ่นละอองในอวกาศได้หมด ดังนั้นเวลานักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต้องการศึกษาโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซี เช่น กาแล็กซีทางช้างเผือก หรือกาแล็กซี Andromeda เขาจะใช้คลื่น 21 เซนติเมตรนี้ ในการทำแผนที่โครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีได้ รวมถึงสามารถใช้คลื่นนี้ในการติดต่อสื่อสารระหว่างโลกกับดาวฤกษ์ได้ด้วย
การค้นพบที่สำคัญมากนี้ได้ทำให้ใครหลายคนคาดว่า Purcell คงจะได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ และเขาก็ได้รับจริง ๆ ในปี 1952 แต่จากผลงานการพบปรากฎการณ์ nuclear magnetic resonance (NMR) ร่วมกับ Felix Bloch
นอกจากอะตอม Rydberg จะมีขนาดใหญ่ผิดปกติมากแล้ว เพราะอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรวงนอกสุดอยู่ไกลจากนิวเคลียสมาก อะตอม Rydberg ก็ยังมีสมบัติอื่นที่น่าสนใจด้วย เช่น สามารถอยู่ในสถานะกระตุ้นได้นานเป็นวินาทีด้วย ในขณะที่อะตอมธรรมดา ซึ่งอยู่ในสถานะกระตุ้นที่มีพลังงานต่ำ จะสลายตัวกลับสู่สถานะพื้นฐานภายในเวลาเพียง 10-5 วินาทีเท่านั้นเอง นอกจากนี้เวลาอะตอม Rydberg ถูกสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กกระทำ วงโคจรของอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงนอกสุด จะมีการเปลี่ยนสภาพมาก เช่น จากวงกลมเป็นวงรี โดยมีโปรตอนเป็นจุดโฟกัสหนึ่งของวงรีนั้น ทำให้ในบางเวลาอิเล็กตรอนจะโคจรเข้าไปใกล้โปรตอนและในบางเวลาจะอยู่ไกลมาก การเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้โปรตอน มีพฤติกรรมเป็นคลื่นที่ต้องอธิบายด้วยกลศาสตร์ควอนตัม แต่เวลาอิเล็กตรอนโคจรอยู่ไกลจากโปรตอนมาก มันจะแสดงพฤติกรรมเสมือนเป็นอนุภาคที่สามารถอธิบายได้ด้วยกลศาสตร์ธรรมดา การเปลี่ยนสภาพจากอนุภาคเป็นคลื่น และจากคลื่นเป็นอนุภาคในอะตอมเดียวกัน ทำให้อิเล็กตรอนมีสภาพเสมือนเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ นี่จึงเป็นประเด็นใหญ่ที่ทำให้นักฟิสิกส์ทฤษฎีสนใจจะศึกษาพฤติกรรมตรงบริเวณรอยต่อระหว่างกลศาสตร์ทั้งสองรูปแบบ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของหลักการสอดคล้อง (Correspondence Principle) ของ Bohr
โดยหลักการแล้ว นักฟิสิกส์สามารถสร้างอะตอม Rydberg ได้จากอะตอมของธาตุทุกชนิดที่มีอยู่ในตารางธาตุ แต่ในทางปฏิบัติเขานิยมใช้โลหะ alkali เช่น sodium , potassium และ rubidium ฯลฯ ซึ่งอะตอมของธาตุเหล่านี้ มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวอยู่ในวงโคจรนอกสุด จึงสามารถถูกกระตุ้นได้ง่าย โดยในเบื้องต้น นักทดลองจะนำอะตอมปกติไปบรรจุในภาชนะสุญญากาศ แล้วใช้แสงเลเซอร์ที่เป็นห้วง (pulse) สั้นมาก (ระดับ 10-12 วินาที) ไปกระตุ้นอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรนอกสุดของอะตอม เพื่อทำให้เลขควอนตัม n ของอิเล็กตรอนตัวนั้นเพิ่มขึ้น ๆ จนกลายเป็นอิเล็กตรอน Rydberg ในที่สุด และถ้านักทดลองยิงเลเซอร์ที่เป็นห้วง ๆ เข้าไปอีก ในที่สุดอิเล็กตรอนตัวนั้น ก็จะหลุดจากอะตอม ทำให้เกิดไอออนกับอิเล็กตรอนอิสระ และพลังงานของห้วงแสงเลเซอร์ที่ใช้ในครั้งสุดท้ายนี้ ก็คือ พลังงานของอิเล็กตรอน Rydberg
ในการทดลองใช้อะตอม rubidium-37 เพื่อสร้างอะตอม Rydberg นักฟิสิกส์ทดลองจะใช้สนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากเข้าไปกระทำที่อะตอม ซึ่งสนามนี้จะมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน Rydberg ทำให้การเคลื่อนที่ของมันมีลักษณะที่พลิกแพลง เช่น อาจทำให้วงโคจรที่เคยปิด เปิดออก คือ อิเล็กตรอนจะไม่โคจรซ้ำเส้นทางเดิม และจะเคลื่อนที่แบบอลวน (chaotic motion) ที่กลศาสตร์คลาสสิกไม่สามารถทำนายพฤติกรรมได้อีกต่อไป และนี่ก็คือโจทย์วิจัยเรื่อง ปรากฎการณ์ quantum chaos
ระบบ quantum dot ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ใช้แสดงประโยชน์ของอะตอม Rydberg ซึ่งในบางครั้งเราเรียก quantum dot ว่าระบบอะตอมประดิษฐ์ (artificial atom) ซึ่งตามปกติทำด้วยสารกึ่งตัวนำที่มีขนาดเล็ก ระดับไมโครเมตรหรือนาโนเมตร โดยประกอบด้วยอะตอมจำนวนนับหมื่นหรือแสนที่อยู่ใกล้ชิดกัน และทั้งหมดอยู่ภายในบริเวณที่มีอาณาเขตจำกัด จึงมีพฤติกรรมที่ผิดปกติไปจากอะตอมทั่วไป เพราะอิเล็กตรอนใน dot จะมีอันตรกิริยาอย่างรุนแรงต่อกัน เปรียบเสมือนกับการมีกะลาสีเรือจำนวนมาก ซึ่งตกอยู่บนเกาะร้างกลางมหาสมุทร ความแร้นแค้นและความยากลำบากจะทำให้คนเหล่านั้นมีพฤติกรรมหมู่ ที่ไม่มีใครสามารถทำนายได้ ดังนั้นสมบัติของ quantum dot จึงเป็นผลที่ได้จากพฤติกรรมหมู่ของอะตอม Rydberg
เพราะเหตุว่าแรงไฟฟ้าที่ยึดโยงระหว่างอิเล็กตรอน Rydberg และนิวเคลียสมีค่าไม่มาก ดังนั้นเวลาอิเล็กตรอนตัวนี้อยู่ใกล้โมเลกุลอื่น ๆ อันตรกิริยาไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนกับโมเลกุลจะทำให้มันเกาะติดกับโมเลกุลได้เป็นเวลานานกว่าปกติ เช่น อะตอม Rydberg ของ potassium-19 สามารถยึดติดกับโมเลกุลของน้ำได้นานประมาณ 1 ไมโครวินาที (10-6 วินาที) ซึ่งนับว่านานประมาณ 1 ล้านเท่า ของเวลาที่อะตอม potassium ธรรมดาจะยึดติดกับโมเลกุลของน้ำ คุณสมบัตินี้ทำให้นักเคมีสามารถใช้อะตอม Rydberg ในการหน่วงเวลาของการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ ซึ่งตามปกติปฏิกิริยาเคมีมักจะเกิดเร็วมาก จนนักเคมีดูไม่ทันหรือไม่ทันดู ปฏิกิริยาก็สิ้นสุดแล้ว
ด้าน Serge Haroche ในสังกัด École Normale Supérieure ซึ่งเป็นผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 2012 จากการใช้อะตอม Rydberg ศึกษาสมบัติของ photon ด้วยการทดลองทำให้อิเล็กตรอน Rydberg เปลี่ยนแปลงพลังงาน ด้วยการใช้สนามไฟฟ้าของ photon และให้อะตอม Rydberg ลอยอยู่ในโพรง (cavity) ขนาดเล็ก ที่ภายในเป็นสุญญากาศ เพราะถ้าใช้อะตอมธรรมดาจะไม่มีใครสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงนี้ได้เลย แต่เมื่อใช้อะตอม Rydberg นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส Haroche ก็สามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอน Rydberg
ไม่เพียงแต่ในห้องปฏิบัติการบนโลกเท่านั้น ที่เราสามารถเห็นอะตอม Rydberg ได้ ในปี 1995 เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ สังเกตดูดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่ร้อนจัดมากในกลุ่มดาวหงส์ (Cygnus) และได้เห็นแสงเลเซอร์ที่เกิดตามธรรมชาติเปล่งออกมาจากดาวฤกษ์ การวัดความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ แสดงให้รู้ว่าแสงนั้น มาจากอะตอม Rydberg ของไฮโดรเจนจำนวนมากที่มีอยู่ในบรรยากาศบนดาวฤกษ์ดวงนั้น
จากอะตอม Rydberg ซึ่งเป็นอะตอมอปกติ นักฟิสิกส์ที่มีจินตนาการได้มีความคิดสร้างสรรค์จะสร้างอะตอมอปกติขึ้นมาอีกหลายชนิด ด้วยการแทนที่อิเล็กตรอนบางตัวในอะตอมปกติ ด้วยอนุภาคชนิดอื่น เช่น muon , pion , kaon , antiproton , sigma hyperon ฯลฯ เพราะอนุภาคเหล่านี้ ต่างก็มีประจุลบเหมือนอิเล็กตรอน แต่มีมวลไม่เท่าอิเล็กตรอน และสลายตัวเร็ว ในขณะที่อิเล็กตรอน (เท่าที่ทราบ) ไม่สลายตัวเลย นอกจากนี้อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคเหล่านี้ กับนิวเคลียสของอะตอมก็สามารถมีได้หลายรูปแบบ เช่น muon มีมวล 207 เท่าของอิเล็กตรอน และมีชีวิตอยู่ได้นาน 2.2 x 10-6 วินาที สามารถมีอันตรกิริยาไฟฟ้า และอันตรกิริยานิวเคลียร์อย่างอ่อนกับนิวเคลียสได้ ดังนั้นการใช้ muon แทนอิเล็กตรอนจะทำให้ได้อะตอมมิวออน (muonic atom) การศึกษาพลังงานของ muon ในอะตอมนี้ จึงสามารถใช้ทดสอบความถูกต้องของทฤษฎี Quantum Electrodynamics (QED) กับทฤษฎีอันตรกิริยาอย่างอ่อน (weak interaction) ได้
ด้าน kaon ก็เป็นอนุภาคที่มีชีวิตอยู่ได้นาน 1.2 x 10-8 วินาที และมีมวล 966 เท่าของอิเล็กตรอน การมีมวลมากเช่นนี้ ทำให้อนุภาค kaon ตามปกติจะโคจรอยู่ใกล้นิวเคลียสมาก ใน kaonic atom จึงมีทั้งอันตรกิริยาแบบไฟฟ้าและแบบนิวเคลียร์อย่างเข้ม (strong interaction) ด้วยเหตุนี้ นักฟิสิกส์จึงสามารถใช้อะตอมประหลาดนี้ ทดสอบความถูกต้องของทฤษฎี Quantum Chromodynamics (QCD) กับทฤษฎี Quantum Electrodynamics (QED) ได้ทั้งสองทฤษฎีในเวลาเดียว
เหล่านี้คือคุณสมบัติที่แปลก น่าสนใจ และมีประโยชน์ของอะตอม Rydberg ซึ่งกำลังมีบทบาทมากในการพัฒนาความรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีในโลกปัจจุบัน
อ่านเพิ่มเติมจาก Test of the universality of τ and μ lepton couplings in W-boson decays from tt¯ events with the ATLAS detector ในโครงการ ATLAS Collaboration ในวารสาร Nature Physics 17 (7) : 813-818 arxiv : 2007.14040
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
อีก 2,000 ปีต่อมา คือ ในปี 1803 John Dalton นักเคมีชาวอังกฤษ ได้นำความคิดเรื่องอะตอมมาใช้อธิบายปฏิกิริยาเคมีว่า เกิดจากการที่อะตอมต่างชนิดกันมารวมกัน
ปี 1826 John Herschel ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาสเปกตรัมเปล่งออกของแก๊สไฮโดรเจน และเห็นเส้นสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นต่าง ๆ กันมากมาย และนักวิทยาศาสตร์ได้วัดความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมเหล่านั้นและพบว่ามีค่า 410 , 434 , 486 และ 656 นาโนเมตร
ในปี 1885 เมื่อ Johann Balmer ครูชาวสวิสได้เห็นตัวเลขที่แสดงความยาวคลื่นเหล่านี้ จึงได้พยายามเสนอสูตรสำหรับใช้คำนวณหาความยาวคลื่นของเส้นสเปกตรัมที่อะตอมไฮโดรเจนเปล่งออก
อีก 15 ปีต่อมา Johannes Robert Rydberg นักฟิสิกส์ชาวสวีเดน ได้ปรับเปลี่ยนสูตรของ Balmer ใหม่โดยนำมาเขียนให้อยู่ในรูปของ
ในปี 1911 Ernest Rutherford ชาวอังกฤษ ได้พบว่าอะตอมมีนิวเคลียสที่แก่นกลาง และอีก 2 ปีต่อมา Niels Bohr นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก ได้นำอิเล็กตรอนที่ J.J. Thomson ชาวอังกฤษ พบเมื่อปี 1897 มาใช้ร่วมกับข้อมูลโปรตอนของ Rutherford ในการสร้างแบบจำลองอะตอมไฮโดรเจน โดยแสดงให้เห็นว่ามีอิเล็กตรอนตัวหนึ่งโคจรเป็นวงกลม ไปโดยรอบโปรตอน ในลักษณะเดียวกันกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะของเรา แต่วงโคจรของอิเล็กตรอนในแบบจำลองนี้สามารถมีได้หลายวง โดยอิเล็กตรอนในแต่ละวงโคจรจะมีพลังงานไม่เท่ากัน จากนั้น Bohr ก็ได้ตั้งสมมติฐานว่า เวลาอิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจร เช่น จากวงโคจรนอก มาสู่วงโคจรใน พลังงานของอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนไปจะปรากฎออกมาในรูปของพลังงานแสง ซึ่งสามารถคำนวณหาค่าได้จากสูตรควอนตัมของ Max Planck ชาวเยอรมัน แบบจำลองอะตอมไฮโดรเจนของ Bohr นี้ สามารถอธิบายที่มาของเส้นสเปกตรัมต่าง ๆ ได้อย่างดีเลิศ อีกทั้งสามารถพยากรณ์เส้นสเปกตรัมอื่น ๆ ที่ยังไม่มีใครเคยเห็นได้หมดด้วย โดยการเปลี่ยนเลข 22 ในสูตรเป็น 32 , 42 , … ความสำเร็จนี้ทำให้ทุกคนยอมรับว่าทฤษฎีควอนตัมมีบทบาทสำคัญมากในการอธิบายสมบัติต่าง ๆ ของอะตอมไฮโดรเจน และผลงานนี้ทำให้ Bohr ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1922
ในเวลาต่อมาคำถามที่ทุกคนสนใจมีมากมาย เช่นว่า อะตอมของธาตุใดมีขนาดใหญ่ที่สุด ในการตอบคำถามนี้หลายคนคงตอบว่า ธาตุ organesson ซึ่งเป็นธาตุที่ 118 และมีมวลมากที่สุด ก็ย่อมมีขนาดใหญ่ที่สุด คำตอบเช่นนี้นับว่าถูกต้อง ถ้าอะตอมของธาตุทุกชนิดเป็นอะตอมที่อยู่ในสถานะปกติ แต่ถ้าอิเล็กตรอนบางตัวในอะตอมถูกกระตุ้นโดยพลังงานจากภายนอก อะตอมดังกล่าวอาจจะมีขนาดใหญ่มากเท่าแบคทีเรียก็ได้ และถ้าอะตอมนั้น เป็นของแข็งที่ทึบแสงเราก็จะสามารถเห็นอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาได้
ตามปกติเวลาใครเอ่ยถึงขนาดของอะตอม เรามักจะนึกถึงรัศมีของอะตอม สำหรับกรณีอะตอมไฮโดรเจนนั้น Bohr ได้พบว่า รัศมีของวงโคจรวงที่ n จะขึ้นกับค่า n2 (n ในที่นี้มีชื่อทางวิชาการว่า เลขควอนตัม) เมื่อเป็นเช่นนี้ พื้นที่ของวงโคจรวงที่ n ก็จะขึ้นกับค่า n4 นั่นหมายความว่า ถ้า n = 100 พื้นที่ของวงโคจรวงที่ 100 ก็จะมากประมาณ 100 ล้านเท่า ของพื้นที่วงโคจรวงแรก สำหรับความเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ n นั้น Bohr ก็ได้พบว่า มีค่าแปรผกผันกับ 1/n นั่นคือ ความเร็วของอิเล็กตรอนในวงโคจรที่ 10 จะมีค่าเป็น 1/10 ความเร็วของอิเล็กตรอนในวงแรก ซึ่งมีค่าประมาณ 1/100 ของความเร็วแสง ส่วนพลังงานของอิเล็กตรอนในวงที่ n นั้น ก็มีค่าที่ขึ้นกับ -1/n2 (ค่าลบ แสดงว่า อิเล็กตรอนตกอยู่ในสนามแรงดึงดูดทางไฟฟ้าของนิวเคลียส) สูตรพลังงานนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่า ในกรณีที่ n มีค่ามากถึงอนันต์ พลังงานของอิเล็กตรอนจะมีค่าเท่ากับศูนย์ ซึ่งแสดงว่าอิเล็กตรอนอยู่ในสภาพอิสระ คือ จะแยกตัวออกจากนิวเคลียส โดยอะตอมได้แตกตัวเป็นไอออนกับอิเล็กตรอนอิสระแล้วอย่างสมบูรณ์
นักฟิสิกส์มีชื่อเรียกอะตอมของธาตุใด ๆ ก็ตามที่เลขควอนตัม n ของอิเล็กตรอนมันมีค่ามากว่า อะตอม Rydberg ตามชื่อของนักฟิสิกส์ชาวสวีเดน คือ Johannes Robert Rydberg และผลงานของ Rydberg ในเรื่องนี้ได้วางรากฐานให้ Henry Moseley ได้พบว่า จำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียส (atomic number) เป็นตัวเลขสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการจัดเรียงลำดับของธาตุต่าง ๆ ในตารางธาตุ (periodic table)
สูตรอะตอมไฮโดรเจนของ Bohr สามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดเราจึงเห็นเส้นสเปกตรัมในอนุกรม Balmer ได้เพียง 12 เส้น แต่เมื่อนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดูเมฆของแก๊สที่ลอยอยู่ในอวกาศ แล้ววิเคราะห์แสงที่เปล่งออกมาจากเมฆนั้น ก็ได้พบว่า เมฆประกอบด้วย อะตอมไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ และได้เห็นเส้นสเปกตรัมจำนวนมากถึง 33 เส้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เส้นสเปกตรัมเหล่านี้มาจากอะตอม Rydberg ของไฮโดรเจนขณะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมาก (-270 องศาเซลเซียส) และมีสนามแม่เหล็กในอวกาศมากระทำ นอกจากนี้ก็มีเส้นสเปกตรัมอีกเส้นหนึ่ง ที่มีความยาวคลื่นมากถึง 21 เซนติเมตร คลื่นนี้จึงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไมโครเวฟ
ในการอธิบายการถือกำเนิดของคลื่นไมโครเวฟคลื่นนี้ นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ ชื่อ H.C. van de Hulst ได้ศึกษาอันตรกิริยาระหว่าง spin ของโปรตอนกับอิเล็กตรอน (hyperfine interaction) และได้พยากรณ์ว่า อะตอมไฮโดรเจนสามารถให้กำเนิดคลื่นไปโครเวฟได้ ตั้งแต่ปี 1944 โดยให้เหตุผลว่า อนุภาคอิเล็กตรอนมีสมบัติชนิดหนึ่ง คือ โมเมนตัมเชิงมุมในตัวเองแบบควอนตัม หรือที่เรียกว่า spin ซึ่งมีทิศชี้ขึ้นหรือลงได้ ส่วนโปรตอน ซึ่งเป็นนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนก็มี spin เช่นกัน และ Hulst ได้พบว่า เวลา spin ของอิเล็กตรอนและโปรตอนชี้ทิศสวนกัน อะตอมไฮโดรเจนจะอยู่ในสถานะที่มีพลังงานต่ำ (คือ เสถียร) แต่เวลา spin ของอนุภาคทั้งสองชี้ทิศเดียวกัน อะตอมจะมีพลังงานสูงขึ้น (จึงไม่เสถียร) และจะปล่อยพลังงานเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เวลา spin ของอิเล็กตรอนนั้นกลับทิศ ซึ่งเหตุการณ์ spin กลับทิศนี้ สามารถเกิดขึ้นได้ในทุก 10 ล้านปี แต่เมื่ออะตอมไฮโดรเจนในเมฆอวกาศมีเป็นจำนวนมากนับ 1026 อะตอม/m3 ดังนั้น การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 21 เซนติเมตร หรือความถี่ 1420 megahertz จึงเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นได้
ลุถึงปี 1951 Harold Ewen กับ Edward Purcell แห่งมหาวิทยาลัย Harvard ในประเทศสหรัฐอเมริกาก็ได้ตรวจพบคลื่นไมโครเวฟที่ว่านี้จริง เพราะเหตุว่าคลื่นนี้สามารถทะลุทะลวงผ่านเมฆ และฝุ่นละอองในอวกาศได้หมด ดังนั้นเวลานักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ต้องการศึกษาโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซี เช่น กาแล็กซีทางช้างเผือก หรือกาแล็กซี Andromeda เขาจะใช้คลื่น 21 เซนติเมตรนี้ ในการทำแผนที่โครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีได้ รวมถึงสามารถใช้คลื่นนี้ในการติดต่อสื่อสารระหว่างโลกกับดาวฤกษ์ได้ด้วย
การค้นพบที่สำคัญมากนี้ได้ทำให้ใครหลายคนคาดว่า Purcell คงจะได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ และเขาก็ได้รับจริง ๆ ในปี 1952 แต่จากผลงานการพบปรากฎการณ์ nuclear magnetic resonance (NMR) ร่วมกับ Felix Bloch
นอกจากอะตอม Rydberg จะมีขนาดใหญ่ผิดปกติมากแล้ว เพราะอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรวงนอกสุดอยู่ไกลจากนิวเคลียสมาก อะตอม Rydberg ก็ยังมีสมบัติอื่นที่น่าสนใจด้วย เช่น สามารถอยู่ในสถานะกระตุ้นได้นานเป็นวินาทีด้วย ในขณะที่อะตอมธรรมดา ซึ่งอยู่ในสถานะกระตุ้นที่มีพลังงานต่ำ จะสลายตัวกลับสู่สถานะพื้นฐานภายในเวลาเพียง 10-5 วินาทีเท่านั้นเอง นอกจากนี้เวลาอะตอม Rydberg ถูกสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กกระทำ วงโคจรของอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงนอกสุด จะมีการเปลี่ยนสภาพมาก เช่น จากวงกลมเป็นวงรี โดยมีโปรตอนเป็นจุดโฟกัสหนึ่งของวงรีนั้น ทำให้ในบางเวลาอิเล็กตรอนจะโคจรเข้าไปใกล้โปรตอนและในบางเวลาจะอยู่ไกลมาก การเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้โปรตอน มีพฤติกรรมเป็นคลื่นที่ต้องอธิบายด้วยกลศาสตร์ควอนตัม แต่เวลาอิเล็กตรอนโคจรอยู่ไกลจากโปรตอนมาก มันจะแสดงพฤติกรรมเสมือนเป็นอนุภาคที่สามารถอธิบายได้ด้วยกลศาสตร์ธรรมดา การเปลี่ยนสภาพจากอนุภาคเป็นคลื่น และจากคลื่นเป็นอนุภาคในอะตอมเดียวกัน ทำให้อิเล็กตรอนมีสภาพเสมือนเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ นี่จึงเป็นประเด็นใหญ่ที่ทำให้นักฟิสิกส์ทฤษฎีสนใจจะศึกษาพฤติกรรมตรงบริเวณรอยต่อระหว่างกลศาสตร์ทั้งสองรูปแบบ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของหลักการสอดคล้อง (Correspondence Principle) ของ Bohr
โดยหลักการแล้ว นักฟิสิกส์สามารถสร้างอะตอม Rydberg ได้จากอะตอมของธาตุทุกชนิดที่มีอยู่ในตารางธาตุ แต่ในทางปฏิบัติเขานิยมใช้โลหะ alkali เช่น sodium , potassium และ rubidium ฯลฯ ซึ่งอะตอมของธาตุเหล่านี้ มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวอยู่ในวงโคจรนอกสุด จึงสามารถถูกกระตุ้นได้ง่าย โดยในเบื้องต้น นักทดลองจะนำอะตอมปกติไปบรรจุในภาชนะสุญญากาศ แล้วใช้แสงเลเซอร์ที่เป็นห้วง (pulse) สั้นมาก (ระดับ 10-12 วินาที) ไปกระตุ้นอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรนอกสุดของอะตอม เพื่อทำให้เลขควอนตัม n ของอิเล็กตรอนตัวนั้นเพิ่มขึ้น ๆ จนกลายเป็นอิเล็กตรอน Rydberg ในที่สุด และถ้านักทดลองยิงเลเซอร์ที่เป็นห้วง ๆ เข้าไปอีก ในที่สุดอิเล็กตรอนตัวนั้น ก็จะหลุดจากอะตอม ทำให้เกิดไอออนกับอิเล็กตรอนอิสระ และพลังงานของห้วงแสงเลเซอร์ที่ใช้ในครั้งสุดท้ายนี้ ก็คือ พลังงานของอิเล็กตรอน Rydberg
ในการทดลองใช้อะตอม rubidium-37 เพื่อสร้างอะตอม Rydberg นักฟิสิกส์ทดลองจะใช้สนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงมากเข้าไปกระทำที่อะตอม ซึ่งสนามนี้จะมีอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน Rydberg ทำให้การเคลื่อนที่ของมันมีลักษณะที่พลิกแพลง เช่น อาจทำให้วงโคจรที่เคยปิด เปิดออก คือ อิเล็กตรอนจะไม่โคจรซ้ำเส้นทางเดิม และจะเคลื่อนที่แบบอลวน (chaotic motion) ที่กลศาสตร์คลาสสิกไม่สามารถทำนายพฤติกรรมได้อีกต่อไป และนี่ก็คือโจทย์วิจัยเรื่อง ปรากฎการณ์ quantum chaos
ระบบ quantum dot ก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งที่ใช้แสดงประโยชน์ของอะตอม Rydberg ซึ่งในบางครั้งเราเรียก quantum dot ว่าระบบอะตอมประดิษฐ์ (artificial atom) ซึ่งตามปกติทำด้วยสารกึ่งตัวนำที่มีขนาดเล็ก ระดับไมโครเมตรหรือนาโนเมตร โดยประกอบด้วยอะตอมจำนวนนับหมื่นหรือแสนที่อยู่ใกล้ชิดกัน และทั้งหมดอยู่ภายในบริเวณที่มีอาณาเขตจำกัด จึงมีพฤติกรรมที่ผิดปกติไปจากอะตอมทั่วไป เพราะอิเล็กตรอนใน dot จะมีอันตรกิริยาอย่างรุนแรงต่อกัน เปรียบเสมือนกับการมีกะลาสีเรือจำนวนมาก ซึ่งตกอยู่บนเกาะร้างกลางมหาสมุทร ความแร้นแค้นและความยากลำบากจะทำให้คนเหล่านั้นมีพฤติกรรมหมู่ ที่ไม่มีใครสามารถทำนายได้ ดังนั้นสมบัติของ quantum dot จึงเป็นผลที่ได้จากพฤติกรรมหมู่ของอะตอม Rydberg
เพราะเหตุว่าแรงไฟฟ้าที่ยึดโยงระหว่างอิเล็กตรอน Rydberg และนิวเคลียสมีค่าไม่มาก ดังนั้นเวลาอิเล็กตรอนตัวนี้อยู่ใกล้โมเลกุลอื่น ๆ อันตรกิริยาไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนกับโมเลกุลจะทำให้มันเกาะติดกับโมเลกุลได้เป็นเวลานานกว่าปกติ เช่น อะตอม Rydberg ของ potassium-19 สามารถยึดติดกับโมเลกุลของน้ำได้นานประมาณ 1 ไมโครวินาที (10-6 วินาที) ซึ่งนับว่านานประมาณ 1 ล้านเท่า ของเวลาที่อะตอม potassium ธรรมดาจะยึดติดกับโมเลกุลของน้ำ คุณสมบัตินี้ทำให้นักเคมีสามารถใช้อะตอม Rydberg ในการหน่วงเวลาของการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ ซึ่งตามปกติปฏิกิริยาเคมีมักจะเกิดเร็วมาก จนนักเคมีดูไม่ทันหรือไม่ทันดู ปฏิกิริยาก็สิ้นสุดแล้ว
ด้าน Serge Haroche ในสังกัด École Normale Supérieure ซึ่งเป็นผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 2012 จากการใช้อะตอม Rydberg ศึกษาสมบัติของ photon ด้วยการทดลองทำให้อิเล็กตรอน Rydberg เปลี่ยนแปลงพลังงาน ด้วยการใช้สนามไฟฟ้าของ photon และให้อะตอม Rydberg ลอยอยู่ในโพรง (cavity) ขนาดเล็ก ที่ภายในเป็นสุญญากาศ เพราะถ้าใช้อะตอมธรรมดาจะไม่มีใครสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงนี้ได้เลย แต่เมื่อใช้อะตอม Rydberg นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส Haroche ก็สามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงสถานะควอนตัมของอิเล็กตรอน Rydberg
ไม่เพียงแต่ในห้องปฏิบัติการบนโลกเท่านั้น ที่เราสามารถเห็นอะตอม Rydberg ได้ ในปี 1995 เมื่อนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ สังเกตดูดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่ร้อนจัดมากในกลุ่มดาวหงส์ (Cygnus) และได้เห็นแสงเลเซอร์ที่เกิดตามธรรมชาติเปล่งออกมาจากดาวฤกษ์ การวัดความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ แสดงให้รู้ว่าแสงนั้น มาจากอะตอม Rydberg ของไฮโดรเจนจำนวนมากที่มีอยู่ในบรรยากาศบนดาวฤกษ์ดวงนั้น
จากอะตอม Rydberg ซึ่งเป็นอะตอมอปกติ นักฟิสิกส์ที่มีจินตนาการได้มีความคิดสร้างสรรค์จะสร้างอะตอมอปกติขึ้นมาอีกหลายชนิด ด้วยการแทนที่อิเล็กตรอนบางตัวในอะตอมปกติ ด้วยอนุภาคชนิดอื่น เช่น muon , pion , kaon , antiproton , sigma hyperon ฯลฯ เพราะอนุภาคเหล่านี้ ต่างก็มีประจุลบเหมือนอิเล็กตรอน แต่มีมวลไม่เท่าอิเล็กตรอน และสลายตัวเร็ว ในขณะที่อิเล็กตรอน (เท่าที่ทราบ) ไม่สลายตัวเลย นอกจากนี้อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคเหล่านี้ กับนิวเคลียสของอะตอมก็สามารถมีได้หลายรูปแบบ เช่น muon มีมวล 207 เท่าของอิเล็กตรอน และมีชีวิตอยู่ได้นาน 2.2 x 10-6 วินาที สามารถมีอันตรกิริยาไฟฟ้า และอันตรกิริยานิวเคลียร์อย่างอ่อนกับนิวเคลียสได้ ดังนั้นการใช้ muon แทนอิเล็กตรอนจะทำให้ได้อะตอมมิวออน (muonic atom) การศึกษาพลังงานของ muon ในอะตอมนี้ จึงสามารถใช้ทดสอบความถูกต้องของทฤษฎี Quantum Electrodynamics (QED) กับทฤษฎีอันตรกิริยาอย่างอ่อน (weak interaction) ได้
ด้าน kaon ก็เป็นอนุภาคที่มีชีวิตอยู่ได้นาน 1.2 x 10-8 วินาที และมีมวล 966 เท่าของอิเล็กตรอน การมีมวลมากเช่นนี้ ทำให้อนุภาค kaon ตามปกติจะโคจรอยู่ใกล้นิวเคลียสมาก ใน kaonic atom จึงมีทั้งอันตรกิริยาแบบไฟฟ้าและแบบนิวเคลียร์อย่างเข้ม (strong interaction) ด้วยเหตุนี้ นักฟิสิกส์จึงสามารถใช้อะตอมประหลาดนี้ ทดสอบความถูกต้องของทฤษฎี Quantum Chromodynamics (QCD) กับทฤษฎี Quantum Electrodynamics (QED) ได้ทั้งสองทฤษฎีในเวลาเดียว
เหล่านี้คือคุณสมบัติที่แปลก น่าสนใจ และมีประโยชน์ของอะตอม Rydberg ซึ่งกำลังมีบทบาทมากในการพัฒนาความรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีในโลกปัจจุบัน
อ่านเพิ่มเติมจาก Test of the universality of τ and μ lepton couplings in W-boson decays from tt¯ events with the ATLAS detector ในโครงการ ATLAS Collaboration ในวารสาร Nature Physics 17 (7) : 813-818 arxiv : 2007.14040
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
