ในช่วงราวหนึ่งทศวรรษก่อนหน้านี้ ปี 2020 เคยเป็นปีแห่งความหวังของโลก โดยถูกกำหนดให้เป็นหลักหมายของความสำเร็จในการพัฒนาด้านต่าง ๆ รวมทั้งวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แต่การระบาดใหญ่ของโรคโควิด-19  ทำให้การศึกษาวิจัยวิทยาการหลายแขนงต้องหยุดชะงักลง แต่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นก็ยังคงถูกค้นพบ

ทั่งทำจากเพชรคู่หนึ่งบีบอัดแผ่นตัวนำด้วยแรงดันมหาศาล ทำให้เกิดสภาพนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงขึ้นได้ Cr.ADAM FENSTER

หลังจากที่พยายามมาเป็นเวลาหลายสิบปี ในที่สุดทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยรอเชสเตอร์ และมหาวิทยาลัยเนวาดา วิทยาเขตลาสเวกัสของสหรัฐฯ ก็สามารถสร้างตัวนำยิ่งยวด (Superconductor) ซึ่งนำไฟฟ้าได้โดยไร้ความต้านทานอย่างสิ้นเชิงที่อุณหภูมิห้อง ทั้งที่ก่อนหน้านี้สภาพดังกล่าวจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อตัวนำมีความเย็นยะเยือกใกล้กับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์เท่านั้น

นับแต่ปี 1911 ที่ค้นพบสภาพนำยิ่งยวดในปรอทที่อุณหภูมิ 4.2 เคลวินเป็นต้นมา บรรดานักวิทยาศาสตร์พยายามปรับปรุงวิธีการผลิตตัวนำยิ่งยวดให้ทำงานได้ในระดับอุณหภูมิที่สูงขึ้น โดยอาศัยการปรับเปลี่ยนชนิดของวัสดุและระดับความดันในการทดลอง

โดยในปี 2018 มีการสร้างแผ่นตัวนำด้วยไฮโดรเจนโลหะผสมกับธาตุแลนทานัม (La) แล้วใช้ทั่งทำจากเพชรคู่หนึ่งบีบอัด ซึ่งจะทำให้ตัวนำอยู่ภายใต้แรงดันที่สูงกว่าความดันบรรยากาศปกติของโลกถึง 1 ล้านเท่า แต่ทำให้เกิดสภาพนำยิ่งยวดได้สูงสุดที่ 250 เคลวินเท่านั้น และตัวนำได้แตกละเอียดภายใต้แรงดันมหาศาล

ต่อมา ปีนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ ใช้สารประกอบระหว่างคาร์บอน ไฮโดรเจน และกำมะถัน มาสร้างแผ่นตัวนำแบบใหม่ภายใต้ความดัน 267 กิกะปาสคาล (GPa) ทำให้เกิดสภาพนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 287 เคลวิน หรือเกือบ 14 องศาเซลเซียส เท่ากับอุณหภูมิตามธรรมชาติในห้องเก็บไวน์ใต้ดินที่ไม่ต้องทำความเย็นเพิ่ม ซึ่งเป็นความหวังในการนำไปพัฒนาสายส่งไฟฟ้าที่ไม่สูญเสียพลังงาน รวมทั้งสร้างแม่เหล็กพลังสูงสำหรับเครื่องสแกน MRI และรถไฟพลังแม่เหล็กอย่าง Maglev ด้วย

อุปกรณ์ตรวจจับสสารมืด Xenon1T ติดตั้งที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติแกรนซาสโซของอิตาลี เมื่อปี 2016-2018 Cr.PERDUE UNIVERSITY

โครงการทดลองเพื่อค้นหาสสารมืด Xenon1T ได้ค้นพบสัญญาณที่ชี้ถึงการปรากฏตัวครั้งแรกของอนุภาคแอ็กซิออน (Axion) ซึ่งทฤษฎีฟิสิกส์ได้ทำนายไว้ว่าเป็นอนุภาคที่มีอยู่จริงตั้งแต่เมื่อ 43 ปีก่อน และน่าจะเป็นอนุภาคซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับสสารมืดที่มองไม่เห็น แต่มีอยู่เป็นสัดส่วนมากที่สุดในบรรดาสสารของจักรวาล

เดิมทีแนวคิดเรื่องอนุภาคแอ็กซิออนถูกคิดค้นขึ้น เพื่อทำให้สมการทางฟิสิกส์บางอย่างมีความสมดุล แต่ไม่นานมานี้นักวิทยาศาสตร์เริ่มให้ความสนใจว่า มันอาจเป็นองค์ประกอบที่ให้กำเนิดสสารมืด นอกเหนือไปจากอนุภาค WIMPs ซึ่งได้ทำการศึกษาทดลองกันมาก่อนหน้า
อนุภาคแอ็กซิออนมีมวลต่ำ และจะเกิดอันตรกิริยาด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนมากจนตรวจจับแทบไม่ได้ ส่วนอนุภาคที่ค้นพบในครั้งนี้ อาจเป็นแอ็กซิออนชนิดที่มาจากดวงอาทิตย์ (Solar Axion)

หุ่นยนต์จิ๋วรักษาโรคจากภายในร่างกายมนุษย์ 

ภาพจำลองขยายให้เห็นรายละเอียดของหุ่นยนต์ "ไมโครบอต" ขนาดจิ๋ว Cr.CRISS HOHMANN

ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการสร้างกองทัพหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น หรือกองทัพไมโครบอต (Microrobot / Microbot) โดยใช้แผ่นซิลิคอนเวเฟอร์ขนาดเพียง 4 นิ้ว ประดิษฐ์เป็นหุ่นยนต์ขนาดเล็กกว่า 0.1 มิลลิเมตรได้ 1 ล้านตัว

หุ่นยนต์ที่มีขนาดเล็กกว่าหน้าตัดขวางของเส้นผมและตัวเท่ากับพารามีเซียมนี้ เดินได้ตามคำสั่งของมนุษย์โดยใช้แสงเลเซอร์จากภายนอกไปกระตุ้นวงจรไฟฟ้าบนหลังของมัน เพื่อบังคับทิศทางการขยับขาหน้าและขาหลัง ทีมผู้คิดค้นบอกว่า หุ่นยนต์ชนิดนี้เปรียบเสมือน "หุ่นกระบอก" ซึ่งเคลื่อนไหวได้โดยไม่ต้องมีแหล่งพลังงานในตัวเอง

แม้จะยังต้องใช้เวลาพัฒนาอีกนับสิบปี แต่กองทัพหุ่นยนต์เหล่านี้เป็นความหวังใหม่ทางการแพทย์ ในการรักษาโรคโดยเข้าถึงส่วนเล็กที่สุดของร่างกาย โดยสามารถจะฉีดกองทัพหุ่นยนต์จิ๋วเข้าเส้นเลือดหรือกล้ามเนื้อ เพื่อค้นหาและทำลายเชื้อโรค เซลล์มะเร็ง หรือซ่อมแซมบาดแผลภายในที่ละเอียดอ่อนได้

เมื่อปี 1677 หรือ 343 ปีที่แล้ว อันโทนี ฟาน เลเวนฮูก นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์เป็นคนแรกที่ใช้กล้องจุลทรรศน์สังเกตน้ำอสุจิของตนเองแล้วพบว่า สเปิร์มของบุรุษเพศแหวกว่ายด้วยการตวัดหางไปมาทางซ้ายและขวาอย่างสมมาตรกัน คล้ายการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของงูหรือปลาไหล

แต่ความก้าวหน้าทางวิทยาการล่าสุดพบว่ามันไม่ได้เป็นเช่นนั้น โดยภาพวิดีโอความคมชัดสูงที่ถ่ายด้วยกล้องสามมิติ ซึ่งมีอัตราเร็วในการบันทึกภาพถึง 55,000 ภาพต่อวินาทีได้เผยว่า ที่จริงแล้วสเปิร์มแหวกว่ายไปข้างหน้าด้วยการหมุนควงสว่านเหมือนตัวนาก (Otter) ขณะกำลังพุ่งตัวในน้ำ

ทีมนักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยบริสตอลของสหราชอาณาจักรพบว่า การตวัดหางของสเปิร์มนั้นไม่ได้สมมาตรอย่างที่เคยเข้าใจกันมา แต่การที่มันเคลื่อนตัวไปข้างหน้าได้โดยไม่ต้องว่ายวนเป็นวงกลมอยู่กับที่ เพราะมีการเคลื่อนไหวอีกแบบเข้าช่วย นั่นคือการหมุนรอบแกนแนวยาวของลำตัวไปพร้อมกัน ซึ่งช่วยชดเชยข้อบกพร่องจากการตวัดหางไม่สมมาตรได้

ความรู้ใหม่เรื่องการเคลื่อนไหวของสเปิร์ม จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจปัญหาการเจริญพันธุ์ของผู้ชายได้มากขึ้น ซึ่งการที่สเปิร์มแหวกว่ายอย่างผิดปกติก็อาจเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้มีบุตรยากได้

 Cr.JAXA / ISAS / AKATSUKI PROJECT TEAM

วงการชีวดาราศาสตร์ค้นพบเรื่องที่น่าตื่นเต้น เมื่อทีมนักวิจัยนานาชาติตรวจพบร่องรอยของก๊าซฟอสฟีน (Phosphine) ซึ่งอาจเป็นเครื่องหมายบ่งบอกว่ามีสิ่งมีชีวิตอยู่ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ที่ความสูง 50 กม.เหนือพื้นผิวดาว ในอัตราความเข้มข้นราว 10-20 ส่วนในพันล้านส่วนของบรรยากาศ

โมเลกุลของก๊าซฟอสฟีนประกอบด้วยฟอสฟอรัสและไฮโดรเจน มีความเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตอย่างจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ของสัตว์ต่าง ๆ และในสภาพแวดล้อมบนโลกที่มีออกซิเจนต่ำเช่น ตามหนองบึง

ทีมนักวิจัยนานาชาติตรวจพบก๊าซชนิดนี้ได้ เนื่องจากใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุอัลมา (ALMA) ที่ประเทศชิลี ค้นหาแนวเส้นที่เป็นร่องรอยการดูดกลืนคลื่นวิทยุ ในย่านความยาวคลื่นที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวของก๊าซชนิดนี้

อย่างไรก็ตาม มีความเป็นได้ว่าก๊าซฟอสฟีนบนดาวศุกร์อาจมาจากแหล่งกำเนิดอื่นที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิต  เมื่อตรวจสอบข้อมูลซ้ำอีกครั้งชี้ว่า มีการประเมินอัตราความเข้มข้นผิดพลาด โดยมีก๊าซฟอสฟีนเจือจางกว่าที่คาดไว้มาก เพียง 1 ใน 7 ของปริมาณที่ระบุไว้เดิมเท่านั้น ทำให้ความหวังที่จะพบสิ่งมีชีวิตต่างดาวในระบบสุริยะยังคงเลือนลาง

โมเลกุลน้ำอาจถูกกักเก็บไว้ในเม็ดแก้วเล็ก ๆ หรือในเนื้อดินที่เย็นจัดบนพื้นผิวดวงจันทร์ Cr.NASA

เครื่องบินสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในบรรยากาศโลกชั้นสตราโตสเฟียร์หรือ SOFIA ของนาซา ซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์รังสีอินฟราเรดติดตั้งอยู่ ตรวจพบโมเลกุลน้ำแทรกอยู่ในพื้นผิวดวงจันทร์ด้านที่แสงอาทิตย์ส่องถึง

ถือเป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่ชี้ว่า อาจมีโมเลกุลน้ำกระจายตัวอยู่ทั่วไปทุกหนแห่งบนพื้นผิวระดับตื้นของดวงจันทร์ ซึ่งง่ายต่อการนำมาใช้ประโยชน์มากกว่าน้ำแข็งในหลุมอุกกาบาตลึกที่ค้นพบก่อนหน้านี้ และน่าจะเพียงพอต่อการตั้งฐานที่มั่นของมนุษย์บนดวงจันทร์ในอนาคต

โดย SOFIA  ได้ตรวจพบการสะท้อนรังสีความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์ของโมเลกุลน้ำในแอ่งหลุม Clavius Crater ใกล้กับขั้วใต้ของดวงจันทร์ โดยปริมาณน้ำที่พบในครั้งนี้ มีอยู่โดยเฉลี่ยราว 12 ออนซ์ หรือเท่ากับน้ำดื่ม 1 ขวดเล็ก ในเนื้อดินทุก 1 ลูกบาศก์เมตรของบริเวณดังกล่าว

แม้จะยังไม่ทราบชัดว่าโมเลกุลน้ำเหล่านี้มาจากไหน และคงสภาพอยู่ในภาวะไร้บรรยากาศปกคลุมได้อย่างไร แต่มีความเป็นไปได้ว่า มันอาจมากับสะเก็ดดาวขนาดเล็กที่พุ่งชนพื้นผิวดวงจันทร์ หรือก่อตัวขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคพลังงานสูงที่ปลดปล่อยมาจากดวงอาทิตย์

 Cr.NSO / AURA / NSF

กล้องโทรทรรศน์สังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ DKIST  บนเกาะฮาวายของสหรัฐฯ สามารถบันทึกภาพขยายบริเวณผิวหน้าของดวงอาทิตย์ ซึ่งมีความละเอียดคมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมาได้สำเร็จ โดยภาพที่ปรากฏเป็นกลุ่มของกระแสความร้อนและพลาสมาที่ไหลวนปั่นป่วนอยู่จำนวนนับไม่ถ้วน

ภาพนี้บันทึกในระยะห่างถึง 149 ล้านกม.จากพื้นโลก โดยผิวหน้าของดวงอาทิตย์มองดูคล้ายกับกลุ่มเซลล์ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต หรือบางคนมองว่าคล้ายกับผิวของข้าวโพดคั่ว

DKIST สามารถขยายให้เห็นรายละเอียดของผิวหน้าและจุดมืด (Sunspot) บนดวงอาทิตย์ ในบริเวณที่มีความกว้างเพียง 20-30 กม.ได้ ซึ่งถือว่าเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ที่ 1.4 ล้านกม. โดยภาพจุดมืดที่เผยแพร่ล่าสุดเมื่อต้นเดือนธันวาคมปีนี้ มีความละเอียดสูงยิ่งกว่าเดิมถึง 2.5 เท่า

และเป็นอุปกรณ์ที่เพิ่งสร้างขึ้นใหม่ เพื่อศึกษาพลวัตรทางแม่เหล็กไฟฟ้าและทำนายความเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ ซึ่งอาจปลดปล่อยพลังงานระดับมหาศาลในรูปของพายุสุริยะมายังโลกได้ทุกขณะ

Cr.https://www.bbc.com/thai/features-55296576

(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)