มารู้จักกับแสงซินโครตรอน(Synchrotron light)
แสงซินโครตรอน (Synchrotron light) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอนุภาคมีประจุ เช่น อิเล็กตรอนหรือโปรตอน ที่มีความเร็วสูงและเกิดความเร่ง (มีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว หรือเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ หรือทั้งสองอย่าง) ทำให้พลังงานจลน์บางส่วนของอนุภาคนั้นถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงซินโครตรอนสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติ เช่น แสงที่เราสังเกตเห็นจากกลุ่มก๊าซมีประจุในอวกาศที่เราเรียกว่า เนบิวลา ซึ่งเป็นกลุ่มของไอออนที่มีทั้งความเร็วและความเร่งเนื่องจากอยู่ในกระบวนการก่อกำเนิดดาวฤกษ์หรืออยู่ในกระบวนการภายหลังการระเบิดของดาวฤกษ์ (ซุปเปอร์โนวา) เรายังสามารถผลิตแสงซินโครตรอนได้โดยใช้เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ซึ่งให้แสงที่มีพลังงานครอบคลุมตั้งแต่ย่านแสงอินฟราเรดไปจนถึงย่านรังสีเอ็กซ์พลังงานสูง และมีความเข้มของแสงสูงมาก นักวิจัยใช้แสงซินโครตรอนในการศึกษาคุณสมบัติต่าง ๆ ของสิ่งที่สนใจในระดับอะตอมและโมเลกุล
แสงซินโครตรอน คืออะไร?
แสงซินโครตรอน มีธรรมชาติเดียวกับแสงอาทิตย์ หรือแสงจากหลอดไฟทั่วๆ ไป แต่มีความสว่างจ้ากว่าแสงในเวลากลางวันมากกว่า 1 ล้านเท่ามีขนาดของลำแสงเล็กได้ถึงในระดับไมโครเมตร (1 ใน1,000,000 ของเมตร) หรือเทียบเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผม มีอำนาจทะลุทะลวงสูง อีกทั้งแสงนี้ยังครอบคลุม 4 ช่วงความยาวคลื่น ตั้งแต่แสงอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น แสงอัลตร้าไวโอเลตและรังสีเอ็กซ์ ด้วยคุณสมบัติพิเศษเหล่านี้ นักวิทยาาสตร์จึงใช้แสงซินโครตรอนในการไขความลับในระดับอะตอมได้มากมาย
ในประเทศไทยมีสถาบันแห่งหนึ่งที่สามารถผลิตแสงซินโครตรอน สำหรับใช้ในการวิเคราะห์ วิจัย การปรับปรุงและพัฒนาผลิตภัณฑ์เพื่อเพิ่มมูลค่าให้แก่ภาคอุตสาหกรรม นั่นคือ “สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)” ซึ่งตั้งอยู่ ณ บริเวณมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จ.นครราชสีมา โดยสถาบันแห่งนี้มีเพียงแห่งเดียวในประเทศไทย และใหญ่ที่สุดในภูมิภาคอาเซียนอีกด้วย
สำหรับเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนนั้นนับว่าเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ที่มีความซับซ้อนทางเทคโนโลยีวิศวกรรม และเป็นโครงสร้างพื้นฐานอันสำคัญต่อการพัฒนาประเทศทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ช่วยเพิ่มมูลค่าเศรษฐกิจ พัฒนาคุณภาพชีวิตของประชาชนให้ทัดเทียมนานาอารยะประเทศ โดยประโยชน์หลักจากแสงซินโครตรอนนั้นใช้เพื่อการวิเคราะห์วิจัยเชิงลึกทางวิทญาสตร์ของวัตถุต่างๆ ในระดับอะตอมและโมเลกุล สามารถทดสอบได้ทั้งวัตถุที่มีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลว ก๊าซ แม้กระทั่งพลาสมา
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบไปด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ามีทิศตั้งฉากซึ่งกันและกัน
มนุษย์ผลิตแสงซินโครตรอนขึ้นจากเครื่องเร่งอนุภาค (Particle accelerator) แนววงกลม (Circular accelerator) ชนิดที่เรียกว่าซินโครตรอน (Synchrotron) จึงเป็นที่มาของคำว่า แสงซินโครตรอน ดังนั้น เครื่องเร่งอนุภาคดังกล่าวจึงถูกเรียกกันโดยทั่วไปว่า เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน (Synchrotron light source) เครื่องเร่งอนุภาคนั้นเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ทำหน้าที่เร่งพลังงานของอนุภาคที่มีประจุให้มีพลังงานสูง อนุภาคที่มีพลังงานสูงจะมีความเร็วสูงมากจนเกือบเท่าความเร็วของแสง เครื่องเร่งอนุภาคที่ใหญ่ที่สุดของโลกในปัจจุบันมีชื่อว่า Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งตั้งอยู่ ณ พรมแดนระหว่างประเทศสมาพันธรัฐสวิสกับประเทศสาธารณรัฐฝรั่งเศส แต่ปัจจุบันมีโครงการที่จะสร้างเครื่องเร่งอนุภาค Future Circular Collider (FCC) ที่ใหญ่กว่า LHC ถึง 4 เท่า และมีพลังงานสูงกว่า LHC ถึง 7 เท่า
