ตามปกติเวลาใครพูดถึงกล้องโทรทรรศน์ เรามักจะนึกถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ติดตั้งอยู่บนภูเขาสูง หรือบนเกาะที่โดดเดี่ยว เพราะที่นั่นมีบรรยากาศเจือจาง จึงปราศจากการรบกวนจากความแปรปรวนของสภาพดินฟ้าอากาศ และแสงไฟจากสภาพแวดล้อม ครั้นเมื่อเวลาผ่านไป พัฒนาการของกล้องโทรทรรศน์ก็ได้ก้าวไปถึงขั้นที่นักดาราศาสตร์สามารถส่งกล้องขึ้นไปโคจรอยู่ในอวกาศ เพื่อศึกษาเอกภพแล้ว เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble กล้อง James Webb กล้อง Chandra เพื่อรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแสงที่ตาเห็น รังสีอินฟราเรด (IR) รังสี Ultraviolet (UV) รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา และคลื่นวิทยุซึ่งใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุภาคพื้นดิน FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของจานรับคลื่นยาว 500 เมตร มาบัดนี้นักดาราศาสตร์มีกล้องโทรทรรศน์นิวทริโน (neutrino telescope) ที่ใช้รับอนุภาคนิวทริโน ซึ่งมีมวลน้อยกว่าอิเล็กตรอนประมาณ 1 ล้านเท่า แต่ไม่มีประจุ คือ เป็นกลาง และมีอันตรกิริยากับอนุภาคอื่น ๆ น้อยเว่อร์ ปัจจัยเหล่านี้ทำให้อนุภาคนิวทริโนได้รับฉายาอีกชื่อหนึ่งว่า “อนุภาคผี” เพราะนักทดลองตรวจจับมันได้ยากมาก
เมื่อวันที่ 6 ตุลาคม ปี 2026 ที่เพิ่งผ่านมานี้ Royal Swedish Academy of Sciences ที่ Stockholm ประเทศสวีเดน ได้ประกาศการมอบรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 2026 แก่ Francis Halzen (1944-ปัจจุบัน) นักวิทยาศาสตร์เบลเยียม ซึ่งขณะนี้เป็นศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Wisconsin ที่ Madison รัฐ Wisconsin ในสหรัฐอเมริกา ในฐานะที่เป็นผู้ให้กำเนิดวิทยาการสาขาดาราศาสตร์นิวทริโน (neutrino astronomy) โดยการเป็นหัวเรี่ยวหัวแรงในการออกแบบสร้างกล้องโทรทรรศน์นิวทริโนที่แฝงลึกอยู่ใต้น้ำแข็ง (IceCube Neutrino Observatory) ที่ขั้วโลกใต้
ในอดีตเมื่อ 70 ปีก่อน นักฟิสิกส์ได้เริ่มศึกษานิวทริโนจากดวงอาทิตย์ และในปี 1987 ได้สนใจศึกษานิวทริโนจาก supernova จนถึงปี 1988 กรอบความคิดเรื่องกล้องโทรทรรศน์น้ำแข็งก็ได้ถือกำเนิด และกล้อง IceCube ได้พบอนุภาคนิวทริโนที่มีพลังงานซูเปอร์สูงยิ่งกว่าอนุภาคอื่นใด ที่นักฟิสิกส์เคยพบมาก่อน และการค้นพบนี้จึงทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์รุนแรงที่เกิด ณ บริเวณที่อยู่ห่างไกลจากโลกมาก อย่างที่เราไม่เคยคิดว่าจะสังเกตเห็นได้ และในอนาคตนักดาราศาสตร์ยังมีโครงการจะสร้างกล้องโทรทรรศน์นิวทริโน ที่ทำงานอยู่ใต้ทะเล ซึ่งจะมีขนาดใหญ่ยิ่งกว่ากล้องโทรทรรศน์ IceCube ขึ้นไปอีก เพื่อรับอนุภาคนิวทริโนที่เกิดจากการชนกันระหว่างหลุมดำมวลมหาศาล (supermassive black hole) กับดาวนิวตรอนด้วย ซึ่งจะเป็นการใช้อนุภาคที่มีขนาดเล็กมากที่สุดในเอกภพ และมีจำนวนมากเป็นที่สองรองจากอนุภาค photon ศึกษาธรรมชาติของระบบที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ
สำหรับประวัติความเป็นมาของอนุภาคนิวทริโนนั้น มีดังนี้
ในปี 1914 James Chadwick (1891-1974) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1935 จากการได้ศึกษาการสลายตัวแบบบีตาของธาตุกัมมันตรังสี และพบว่าอนุภาคอิเล็กตรอนที่เล็ดลอดออกมา มีพลังงานได้หลายค่า ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจ เพราะในกรณีการสลายตัวแบบอัลฟาของนิวเคลียสกัมมันตรังสี อนุภาคอัลฟาจะมีพลังงานเพียงค่าเดียว เหตุการณ์นี้ทำให้นักฟิสิกส์ไม่สามารถอธิบายค่าต่าง ๆ ที่อิเล็กตรอนมีว่าเกิดจากสาเหตุอะไร ครั้นเมื่อได้มีการพบว่าพลังงานของนิวเคลียสก่อนการสลายตัวมีค่าไม่เท่ากับพลังงานทั้งหมดของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนหลังการสลายตัว ยิ่งไปกว่านั้นค่าของโมเมนตัมเชิงมุม (spin) ทั้งก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงก็มีค่าไม่เท่ากันด้วย นั่นแสดงว่าทั้งกฎอนุรักษ์พลังงานและกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมในการสลายตัวแบบบีตาใช้ไม่ได้ คือ ไม่เป็นจริง
การสรุปเช่นนี้ เป็นเรื่องที่ทุกคนในวงการฟิสิกส์ไม่ยอมรับ เพราะทุกคนเชื่อว่ากฎอนุรักษ์พลังงาน และกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเป็นสัจจะที่สามารถนำไปใช้ได้ทุกหนทุกแห่งในทุกกรณี และตลอดเวลา ดังนั้นนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ชื่อ Niels Bohr (1885-1962) ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลปี 1922 จึงได้ปรารภว่า ในกรณีของอะตอมหรือโมเลกุล กฎอนุรักษ์พลังงานและกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมอาจจะไม่เป็นจริงอีกต่อไป
การที่ Bohr คิดเช่นนี้ ได้ทำให้ Wolfgang Pauli (1900-1958) ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลปี 1945 รู้สึกอึดอัดใจมาก จึงคิดหาทางออก โดยการเสนอความคิดว่าในการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแบบบีตา นอกจากจะมีอิเล็กตรอนเกิดขึ้นแล้ว ยังมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งได้เล็ดลอดออกมาด้วย และอนุภาคชนิดนี้ คือ ตัวที่นำพลังงานและโมเมนตัมเชิงมุมส่วนที่ขาดหายออกไป Pauli ยังได้เสนอแนะเพิ่มเติมว่าอนุภาคนี้มีมวลน้อยมาก และไม่มีประจุ ดังนั้นการตรวจจับอนุภาคดังกล่าวจึงเป็นเรื่องที่ทำได้ยากมาก แต่นักทดลองก็จำเป็นจะต้องหามันให้พบ เพื่อกฎอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเชิงมุมจะได้ทรงไว้ซึ่งความศักดิ์สิทธิ์ต่อไป
ดังนั้นในวันที่ 4 ธันวาคม ปี 1930 Wolfgang Pauli จึงเขียนจดหมายถึงที่ประชุมฟิสิกส์ ณ เมือง Tubingen ในประเทศเยอรมนีว่า Dear Radioactive Ladies and Gentlemen ข้าพเจ้าขอเสนอความคิดเห็นซึ่งจะเป็นทางออกสุดท้ายที่จะช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถใช้หลักอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเชิงมุมได้ต่อไป และขอเสนอให้เรียกอนุภาคชนิดใหม่นี้ว่า “neutron”
แต่เมื่อถึงปี 1932 ที่ James Chadwick (1891-1974) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้พบอนุภาคนิวตรอน ซึ่งมิใช่นิวตรอนของ Pauli ดังนั้นนักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียนชื่อ Enrico Fermi (1901-1954) เจ้าของรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1938 ก็ได้พัฒนาทฤษฎีการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแบบบีตาว่า ในการสลายตัวของนิวตรอน (n) ให้โปรตอน (p) กับอิเล็กตรอน (e-) จะมีอนุภาคชนิดใหม่เกิดขึ้นด้วย และ Fermi ได้เรียกอนุภาคชนิดใหม่นี้ว่า “neutrino” (ν ̅_e) ตามสมการ
n→p+e+ν ̅_e
เพราะอนุภาค neutrino ที่เกิดใหม่ มักจะเกิดพร้อมอิเล็กตรอนเสมอ ดังนั้น neutrino นี้ จึงมีชื่อเฉพาะว่า “electron neutrino” (แต่ในปฏิกิริยาจริง ๆ จะได้ “electron antineutrino” (ν ̅_e) ซึ่งเป็นปฏิยานุภาคของ electron neutrino)
เมื่อสถานการณ์เป็นเช่นนี้อนุภาคนิวตรอนของ Pauli จึงจำต้องเปลี่ยนชื่อใหม่เป็น neutrino ตามที่ Fermi ตั้งให้ ซึ่งแปลว่า อนุภาคขนาดเล็กที่ไม่มีประจุ
ในปี 1956 Frederick Reines (1918-1998) ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1995 กับ Clyde Cowan (1919-1974) ก็ได้พบอนุภาค neutrino จริง ๆ ว่า เกิดในปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบ fission โดยเฉพาะในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ที่ตั้งอยู่ที่แม่น้ำ Savannah รัฐ South Carolina ในประเทศสหรัฐอเมริกา โดยได้พบว่าในทุกชั่วโมงมีอนุภาค neutrino ออกมา 3 อนุภาค ทั้งสองจึงได้นำเสนอผลงานนี้ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 20 กรกฎาคม ปี 1956 และผลงานนี้ทำให้ Reines ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1995 ส่วน Cowan ไม่ได้รับ เนื่องจากได้เสียชีวิตไปก่อนแล้ว
ในปี 1962 การศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับ neutrino ทำให้มีการพบ neutrino ชนิดที่สอง คือ “muon neutrino” ซึ่งพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ Leon M. Lederman (1922-2018), Melvin Schwartz (1932-2006) และ Jack Steinberger (1921–2020) ผลงานนี้ที่ทำให้คนทั้งสามได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1988 ร่วมกัน (muon เป็นอนุภาคที่มีประจุเท่า electron พอดี แต่มีมวลมากกว่าประมาณ 207 เท่า ดังนั้น muon จึงมีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า heavy electron)
ในปี 1968 Raymond Davis Jr. (1914–2006) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ซึ่งสนใจเรื่อง แหล่งกำเนิดของอนุภาค neutrino จากการได้รู้ว่าเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ นอกจากนี้แล้วมันจะมาจากที่อื่นใดได้อีกบ้าง และก็ได้พบว่ามาจากดวงอาทิตย์ก็ได้ เพราะทฤษฎีนิวเคลียร์ในเวลานั้นเชื่อว่า ในปฏิกิริยา fusion เวลา hydrogen รวมตัวกันเป็น helium จะมีอนุภาค neutrino เกิดขึ้นด้วย ดังนั้นการตรวจจับอนุภาค neutrino ที่มาจากดวงอาทิตย์ จึงเป็นเรื่องที่มีความสำคัญ เพราะสามารถใช้ในการพิสูจน์ว่าทฤษฎีการให้พลังงาน fusion ของดาวฤกษ์ “เป็นจริง” Davis จึงสร้างอุปกรณ์ตรวจจับอนุภาค neutrino โดยใช้ถังบรรจุสารละลาย C2Cl4 (tetrachloroethylene) ที่มีมวล 4 แสนลิตร โดยให้อยู่ในถังขนาดใหญ่และอยู่ใต้ดิน ที่ระดับลึกประมาณ 1.5 กิโลเมตร ในเหมืองทองคำ Homestake ในรัฐ South Dakota เพื่อตรวจจับ neutrino ที่มาจากดวงอาทิตย์ (solar neutrino) เพราะเวลา neutrino ปะทะนิวเคลียส chlorine-37 จะได้ nucleus argon-37 ที่เป็นกัมมันตรังสี ซึ่งจะปลดปล่อย electron ออกมา และ Davis ได้พบว่าในเวลา 1 เดือน ได้มีนิวเคลียสของ Ar-37 เกิดขึ้นประมาณ 15 นิวเคลียส ผลงานนี้ได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นชื่อ Masatoshi Koshiba (1926–2020) Koshiba จึงได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2002 ครึ่งหนึ่งร่วมกับ Davis ส่วนอีกครึ่งหนึ่งเป็นของ Riccardo Giacconi (1931–2018) ผู้บุกเบิกดาราศาสตร์รังสีเอกซ์
ในปี 1987 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ได้ตรวจพบว่า ในการระเบิดของดาว supernova SN1987A (SN คือ supernova และ 1987 คือ ปีที่ระเบิด) นอกจากแสง ที่มีความยาวคลื่นต่าง ๆ แล้วยังมีกระแสอนุภาค neutrino หลั่งไหลออกมาด้วย นี่จึงเป็นการพบแหล่งกำเนิดของ neutrino ที่อยู่นอกสุริยจักรวาลเป็นครั้งแรก ในการเห็นเหตุการณ์นี้ นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ 3 กล้องสังเกต คือ กล้องโทรทรรศน์ neutrino ชื่อ Kamiokande 2 ที่ญี่ปุ่น ได้เห็น neutrino 12 เหตุการณ์ และที่เหมืองเกลือ ในรัฐ Ohio ของสหรัฐอเมริกาซึ่งได้เห็น neutrino 8 เหตุการณ์ กับกล้องที่ Baksan ในเทือกเขา Caucasus ของรัสเซีย ได้เห็น neutrino 5 เหตุการณ์ภายในเวลา 9 วินาที โดย neutrino นี้ ได้ปรากฏ 2-3 ชั่วโมงก่อนที่แสงจาก supernova จะออกมา
ในปี 1975 Martin Lewis Perl (1927-2014) กับคณะที่ SLAC National Accelerator Laboratory และที่ Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL, Berkeley Lab) ได้พบ tau lepton ซึ่งเป็น lepton ชนิดที่สาม ต่อจาก electron กับ muon จึงสันนิษฐานว่ามี neutrino ชนิดที่สาม (คือ มี tau neutrino ด้วย) และในปี 2000 ก็ได้มีการพบ tau neutrino จริง ๆ neutrino ชนิดที่สาม คือ tau neutrino ที่เกิดมาพร้อม tau lepton เป็นอนุภาคที่มีประจุเท่า electron แต่มีมวลมากกว่าประมาณ 3,477 เท่า และสลายตัวเร็ว โดยพบที่ห้องปฏิบัติการ Fermi ในสหรัฐอเมริกา ผลการพบ tau lepton ทำให้ Perl ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1995 ครึ่งหนึ่ง ส่วนอีกครึ่งหนึ่งเป็นของ Frederick Reines (1918-1998)
การหาความแตกต่างระหว่าง neutrino ทั้งสามชนิด คือ electron neutrino, muon neutrino และ tau neutrino จึงเป็นเรื่องใหญ่ เพื่ออธิบายให้ได้ว่า neutrino ทั้งสามชนิดแตกต่างกันในสมบัติด้านใดบ้าง ในเบื้องต้นทฤษฎี Standard Model เชื่อว่า neutrino ไม่มีมวล คือ มีมวลเท่ากับศูนย์ ดังนั้นจึงมีความเร็วเท่าแสง แต่การไม่มีมวล ทำให้นักฟิสิกส์ไม่สามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดจึงต้องมีถึงสามชนิด การวัดมวลของ neutrino อย่างละเอียด จึงเป็นเรื่องที่สำคัญมาก เพราะสถานะของ neutrino ในแค่ละขณะเกิดจากการผสมของมวลทั้งสามชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา
ในปี 2015 Takaaki Kajita (1959-ปัจจุบัน) นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น กับ Arthur B. McDonald (1943-ปัจจุบัน) นักฟิสิกส์ชาวแคนาดา ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2015 จากผลงานการพบว่าปรากฏการณ์ neutrino oscillations คือ ฟังก์ชันคลื่นของนิวทริโนทั้งสามชนิดมีการเปลี่ยนรูปแบบที่แสดงว่า นิวทริโนแต่ละชนิดเปลี่ยนไป-มากันได้ การค้นพบนี้จึงแสดงว่า ทฤษฎี Standard Model จะต้องมีการปรับปรุง
โดยสรุป การค้นพบอนุภาค neutrino จึงมีความแตกต่างจากการค้นพบอนุภาคชนิดอื่นในหลายประเด็น คือ นักฟิสิกส์ได้ใช้ทฤษฎีทำนายการมีอนุภาคชนิดนี้ก่อนนักทดลองจะพบก่อนล่วงหน้ากว่า 10 ปี การพบอนุภาค neutrino หลายชนิดทำให้เรารู้ว่า เอกภพยังมีอะไร ๆ อีกมาก ที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้ และเมื่อใดก็ตามที่ผลการทดลองกับผลการคำนวณทางทฤษฎีมีค่าไม่สอดคล้องกัน นั่นแสดงว่า นักฟิสิกส์มีวิทยาการรูปแบบใหม่ที่จะต้องศึกษาต่อไป
สมบัติด้านอื่น ๆ ที่นักฟิสิกส์จำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับ neutrino ยังมีอีกมาก เช่น รัศมีและมวลของ neutrino มีค่าเท่าไร มีแหล่งกำเนิดจากที่ใดอีกบ้าง ตลอดจนถึงว่ามันมีประโยชน์อะไร เช่น ในอนาคตเราจะมี neutrino laser หรือไม่ จะมีกล้องจุลทรรศน์ neutrino หรือไม่ และเราจะใช้ neutrino ศึกษาธรรมชาติของ supermassive black hole ได้หรือไม่ เพราะตามธรรมดา อนุภาคแสง photon จะใช้เวลานับแสนปีกว่าจะแพร่ทะลุออกมาจากผิวดวงอาทิตย์ได้ แต่ neutrino ใช้เวลาเพียง 2 วินาที ก็สามารถทะลุออกสู่อวกาศได้ เหล่านี้คือเรื่องที่ต้องศึกษาวิจัยต่อไปในอนาคต
แต่เมื่อได้มีการพบที่ยืนยันว่าอนุภาค neutrino เป็นอนุภาคที่แทบไม่มีอันตรายกิริยากับอนุภาคอื่นใดในเอกภพเลย เพราะมันสามารถเดินทางทะลุผ่านแผ่นตะกั่วที่มีความหนาเป็นปีแสง (light year) ได้โดยแทบไม่มีอันตรกิริยาใด ๆ กับอะตอมตะกั่ว เสมือนกับการที่คน ๆ หนึ่งเดินผ่านคนนับล้านล้านคน โดยไม่รู้สึกอะไรและไม่สนใครเลย ดังนั้นการตรวจจับอนุภาค neutrino เพื่อศึกษาสมบัติของมันจึงเป็นเรื่องอภิมหายาก เพราะถ้าจะตรวจจับมันได้ นักฟิสิกส์จำต้องใช้อุปกรณ์ตรวจจับที่มีขนาดใหญ่มโหฬารมากจริง ๆ กระนั้นนักฟิสิกส์ ณ วันนี้ก็สามารถทำได้
โดยในปี 1992 Francis Halzen เป็นบุคคลแรกที่ได้เสนอความคิดว่า เราไม่จำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์ตรวจจับที่มีขนาดใหญ่เลย เพราะเรามีอยู่เรียบร้อยแล้วที่ขั้วโลกใต้ ซึ่งเป็นชั้นน้ำแข็งที่มีความหนากว่า 4 กิโลเมตร และมีขนาดใหญ่มโหฬารมาก จนเราสามารถใช้น้ำแข็งนี้เป็นตัวกลางในการตรวจจับ ด้วยการขุดเจาะน้ำแข็งลงไปเป็นรูเล็ก ๆ จำนวน 86 รู ให้อยู่ลึกลงไปเป็นระยะทางตั้งแต่ 1.5 ถึง 2.5 กิโลเมตร โดยการเจาะรู ด้วยน้ำร้อนให้น้ำแข็งละลาย แล้วก็หย่อนเส้นลวดที่มีอุปกรณ์ light sensor เรียงตัวเป็นสาย โดยให้แต่ละสายมี 60 โมดูล รวมทั้งสิ้น 5,160 โมดูล กระจายอยู่ภายในน้ำแข็งปริมาตร 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร เมื่อน้ำในรูกลายเป็นน้ำแข็ง sensor เหล่านั้นก็จะถูกตรึงติดแน่นอยู่ในน้ำแข็ง ดังนั้นเวลาอนุภาค neutrino พุ่งผ่านน้ำแข็งอันตรกิริยาระหว่าง neutrino กับน้ำแข็ง จะทำให้เกิดอนุภาค muon ที่เคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วของแสงในน้ำแข็ง จึงทำให้รังสี Cherenkov ที่เกิดขึ้นไปกระทบ light sensor ให้นักฟิสิกส์ใช้ตำแหน่งและเวลาจากหลาย sensor คำนวณทิศและพลังงานของนิวทริโนได้
คุณสมบัติพิเศษข้อนี้ ทำให้อุปกรณ์ที่ Halzen ออกแบบ สามารถบอกตำแหน่งของแหล่งกำเนิดของอนุภาค neutrino พลังงานสูงได้ ซึ่งถ้าเป็นแสง หรืออนุภาค cosmic ธรรมดา เวลาพุ่งจากขอบจักรวาลมายังโลก นักวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถบอกแหล่งกำเนิดของมันได้เลย เพราอนุภาคแสงและอนุภาค cosmic ที่มีประจุจะถูกฝุ่นและดาวต่าง ๆ ในอวกาศดูดกลืนหรือสะท้อน ด้านอนุภาค proton, electron ก็จะถูกสนามแม่เหล็กที่มีอยู่ทุกหนแห่งในอวกาศเบี่ยงเบนทิศทาง จนเวลาอนุภาคนั้นเดินทางถึงโลก เราก็จะไม่รู้ว่ามันมาจากที่ใด แต่อนุภาค neutrino จากแหล่งกำเนิด ไม่ว่าจะอยู่ ณ ที่ใดในเอกภพสามารถพุ่งตรงมาถึงเครื่องตรวจรับของ Halzen ได้เลย
เมื่อกรอบความคิดนี้ของ Halzen เป็นที่ยอมรับ วิทยาการ neutrino astronomy จึงถือกำเนิดให้นักฟิสิกส์สามารถใช้ neutrino ถ่ายภาพเหตุการณ์รุนแรงที่เกิดในเอกภพได้ทุกหนแห่ง ไม่ว่าจะเป็นการชนกันระหว่างหลุมดำที่มีมวลต่าง ๆ ตั้งแต่หลุมดำควอนตัม หลุมดำสัมพัทธภาพ หรือระหว่างดาวนิวตรอนกับหลุมดำ หรือระหว่างดาวนิวตรอนด้วยกันเอง ตลอดจนถึงการศึกษาธรรมชาติของ neutrino ชนิดต่าง ๆ ในบริเวณใกล้ ๆ หลุมดำ และสสารมืด ฯลฯ
จากนั้น Francis Halzen ซึ่งเป็นหัวหน้า ก็ได้รวบรวมนักฟิสิกส์จากทั่วโลกมาศึกษานิวทริโนจากขอบจักรวาล (cosmic neutrino) คือ neutrino ที่มาจากแหล่งไกลในอวกาศ โดยใช้ห้องปฏิบัติการ IceCube ที่ขั้วโลกใต้ ซึ่งอยู่ใต้น้ำแข็งที่ระดับลึก เพราะที่ระดับตื้นน้ำแข็งจะมีฟองอากาศ ซึ่งจะรบกวนการตรวจจับ neutrino แต่ที่ระดับลึก น้ำแข็งจะเป็นน้ำแข็งสะอาดเพราะปราศจากฟองอากาศใด ๆ ดังนั้นเวลาอนุภาค neutrino จาก blazar ซึ่งเป็นนิวเคลียสของ active galaxy พุ่งมาถึงโลก มันจะพุ่งชนกับอะตอมในน้ำแข็ง ทำให้เกิดอนุภาค muon ที่พุ่งออกมาในทิศทางเดียวกับ neutrino และอนุภาค muon นี้ มักจะมีความเร็วมากกว่าความเร็วของแสงในน้ำแข็ง (แต่ก็ยังมีความเร็วน้อยกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ) เหตุการณ์นี้จะทำให้อนุภาค muon เปล่งแสง (เรียกแสง Cherenkov) มีสีฟ้าออกมา ให้ sensor ต่าง ๆ บันทึกแสงได้และใช้ตำแหน่งของ sensor และเวลาบอกทิศทางของแหล่งกำเนิด neutrino ที่พุ่งมาจากอวกาศ
นับตั้งแต่ IceCube ของ Halzen เริ่มเปิดทำงาน โดยมีนักวิทยาศาสตร์จากนานาชาติจำนวนประมาณ 450 คน จาก 58 มหาวิทยาลัย ใน 14 ประเทศ โดยมีทีมนักฟิสิกส์ไทยจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ที่มี รศ.ดร.วราภรณ์ นันทิยกุล เป็นหัวหน้า ยังได้ร่วมทำงานวิจัยในโครงการ IceCube ตามพระราชดำริในสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารีด้วย
ข่าวล่าสุดจากห้องปฏิบัติการ IceCube ที่ขั้วโลกใต้ คือ เมื่อวันที่ 12 ตุลาคม ที่ผ่านมา คือ ได้ตรวจพบอนุภาค neutrino จากอวกาศ (cosmic neutrino) ที่มีพลังงาน 100 TeV (1 TeV= teraelectronvolt = 10^12 eV) จากใจกลางกาแล็กซี NGC1068 ที่มี supermassive black hole อยู่ ดังนั้นอนุภาค neutrino นี้ จึงมีพลังงานสูงยิ่งกว่าอนุภาคที่เครื่องเร่งอนุภาค LHC ผลิตได้ถึง 7 เท่า
และเมื่อวันที่ 23 กันยายน ปี 2026 ที่ห้องปฏิบัติการ KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) ซึ่งอยู่ใต้ทะเล Mediterranean 2 ห้องปฏิบัติการ คือ ARCA ที่ใกล้เกาะ Sicily ในอิตาลี ที่ระดับลึก 3,450 เมตร กับ ORCA ที่ Toulon ในฝรั่งเศส ที่ระดับลึก 2,450 เมตร ได้ตรวจพบอนุภาค neutrino พลังงานมหาสูง คือ พลังงาน 220 PeV (1 PeV = petaelectronvolt = 10^15 eV) เป็นครั้งแรก และเป็นสถิติพลังงาน ณ วันนี้
โลกดาราศาสตร์พลังงานสูงลิบลิ่วสุดขั้วได้เปิดแล้ว แต่แทนที่จะใช้แสง เราใช้ neutrino ในการ “เห็น” ครับ
อ่านเพิ่มเติมจาก The Telescope in the Ice: Inventing a New Astronomy at the South Pole เขียนโดย Mark Bowen จัดพิมพ์โดย St. Martin's Press ปี 2017
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์
ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ,นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน,ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
+++++++++++++++++++++++++++++++++
แนะนำ E-book “100 นักฟิสิกส์พลิกโลก” เขียนโดย ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
อัจฉริยะ คือ บุคคลคุณภาพที่ทุกสังคมในโลกต้องการจะผลิตและมี เพราะบุคลากรที่มีความสามารถระดับพิเศษเหล่านี้ มีความสำคัญมากในการพลิกและเปลี่ยนโฉมหน้าของโลกไปสู่ความเจริญที่ยั่งยืน ทั้งในด้านความคิด วิธีคิด และการเนรมิตความสะดวกสบายต่าง ๆ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีที่จะช่วยมนุษย์ในการต่อสู้ภัยพิบัติ และอนุรักษ์สภาพแวดล้อมให้ยืนยงในโลกที่มีความซับซ้อนและความแปรปรวนสูง
การเรียนรู้ประวัติความเป็นมาของนักวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะนักฟิสิกส์ นอกจากจะช่วยให้นักเรียน นิสิต ครูอาจารย์ และคนทั่วไป ได้เข้าใจความสำคัญของผลงานที่นักฟิสิกส์อัจฉริยะสร้างสรรค์แล้ว การเรียนรู้ประวัติยังช่วยผู้อ่านในการสร้างแรงบันดาลใจ ซึ่งจะกระตุ้นให้มีความมุ่งมั่นจะฟันฝ่าอุปสรรคและข้อจำกัดต่าง ๆ บนเส้นทางชีวิตที่จะนำตนไปสู่ความสำเร็จ อันจะทำให้เกิดความภาคภูมิใจในความสามารถของตนเอง ครูอาจารย์ผู้สั่งสอนและบ่มเพาะความสามารถ ตลอดจนบิดามารดาผู้ให้กำเนิด และประเทศชาติที่ตนเป็นสมาชิกคนหนึ่ง ได้รู้สึกชื่นชมด้วย
ติดต่อผู้เขียนได้ที่