The Fly in the Cathedral: นักวิทยาศาสตร์เคมบริดจ์
กลุ่มเล็กๆ ชนะการแข่งขันเพื่อแยกอะตอมได้อย่างไร
รถเข็นสมอง
ไวกิ้ง: 2004. 320 หน้า £14.99 | ISBN: 0-670-88321-2
Ernest Rutherford (กลาง) ช่วย Ernest Walton (ซ้าย) และ John Cockcroft แยกอะตอม เครดิต: L. PUTNAM/AP
หากสล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำอะตอมขยายขนาดเท่ามหาวิหาร นิวเคลียสของอะตอมก็จะมีขนาดเท่ากับแมลงวัน เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดอนุมานถึงการมีอยู่ของ “แมลงวัน” ของอะตอมเมื่อ 90 ปีที่แล้ว แต่ความท้าทายในการไขปริศนาให้กระจ่างและพิจารณาองค์ประกอบต่างๆ ดูเหมือนจะยากจะเอื้อมถึง จากนั้น หลังจากหลายปีของความพยายาม นักวิจัยรุ่นเยาว์สองคนคือ John Cockcroft และ Ernest Walton ภายใต้คำแนะนำของ Rutherford ได้สร้างเครื่องเร่งความเร็วบาร์นี้ขึ้นในห้องใต้ดินของ Cavendish Laboratory ในเมืองเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร ในปีพ.ศ. 2475 สื่อต่างประกาศชัยชนะด้วยวลีที่สืบทอดมาหลายยุคหลายสมัย: “The atom split” ยุคแห่งคันเร่งและวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ได้มาถึงแล้ว The Fly in the Cathedral บอกเล่าเรื่องราวว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
หนังสือเกี่ยวกับฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมีมากมาย สิ่งที่เกี่ยวกับการทดลองนั้นบางกว่าเมื่ออยู่บนพื้น แมลงวันในวิหารเป็นสิ่งที่หาได้ยากจริงๆ ในการมุ่งเน้นไปที่การทดลองแบบคลาสสิก จุดแข็งของหนังสือเล่มนี้คือการเผยให้เห็นธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าแรงบันดาลใจเป็นพันธมิตรกับเหงื่อ ความมุ่งมั่น และการอุทิศจำนวนมหาศาลได้อย่างไร
รัทเทอร์ฟอร์ดค้นพบการมีอยู่ของนิวเคลียสของอะตอมโดยกระจัดกระจายอนุภาคแอลฟาออกจากมัน ไม่มีใครรู้ว่าอนุภาคแอลฟาที่มีประจุบวกสามารถอยู่รอดภายในอะตอมพร้อมกับประจุบวกอื่นๆ ได้อย่างไร แต่พวกเขารู้ว่ามีบางส่วนพุ่งออกมา “ราวกับว่าถูกเหวี่ยงด้วยหนังสติ๊ก” ด้วยความเร็วมหาศาล ต้องขอบคุณพลังไฟฟ้าที่น่ารังเกียจ โดยการกระจัดกระจายกระสุนธรรมชาติเหล่านี้ออกจากอะตอมที่รัทเทอร์ฟอร์ดมาเพื่อค้นพบนิวเคลียสของอะตอม เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการสร้างนิวเคลียส จึงจำเป็นสำหรับลำอนุภาคแอลฟาที่จะเจาะทะลุเข้าไปได้ แต่ก่อนอื่น พวกมันจะต้องได้รับพลังงานที่สูงขึ้นเพื่อเอาชนะสิ่งกีดขวางทางไฟฟ้าขนาดมหึมา จำเป็นต้องใช้คันเร่งที่ใช้พลังงานหลายล้านโวลต์ นี่คือสิ่งที่ Cockcroft และ Walton ตั้งใจจะทำ
กลศาสตร์ควอนตัมเข้ามาช่วยเหลือ
George Gamow แสดงให้เห็นว่าอนุภาคแอลฟาสามารถติดอยู่ภายในสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่ภายในนิวเคลียส และตามกลไกของควอนตัม มีโอกาสที่อนุภาคแอลฟาสามารถ ‘อุโมงค์’ ทะลุผ่านมันและหลบหนีได้ การแสดงออกที่สวยงามของเขาได้กลายเป็นตัวอย่างมาตรฐานในหลักสูตรควอนตัมกลศาสตร์ระดับปริญญาตรี ความคิดที่ดีมักไม่ใช่ของคุณคนเดียว และ Gamow ถูกพิมพ์โดย Edward Condon และ R. W. Gurney แม้ว่าจดหมายของพวกเขาจะลงวันที่หลังจากเขาหนึ่งวัน โชคลาภของเขาคือการที่เขาได้รับความสนใจจากรัทเทอร์ฟอร์ดซึ่งนำไปสู่การย้ายไปเคมบริดจ์
Gamow ได้รับความสำคัญเป็นของตัวเองด้วยกระดาษน้ำเชื้อใน Nature ซึ่งเขาได้เปลี่ยนคำถามเดิมบนหัวของมัน แทนที่จะพูดคุยถึงวิธีที่อนุภาคจัดการเพื่อหลบหนีจากนิวเคลียส เขามองว่าพวกมันจะเข้าไปได้อย่างไร กลศาสตร์ควอนตัมช่วยให้อนุภาคแอลฟาสามารถเจาะทะลุบาเรียคูลอมบ์ที่อาจเกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องเร่งให้พวกมันเร่งเป็นพลังงานมหาศาล Cockcroft ตระหนักว่าถ้าใช้โปรตอนแทนอนุภาคอัลฟา สิ่งต่างๆ จะยิ่งดีขึ้น แทนที่จะเป็นหลายล้านโวลต์อย่างที่พวกเขาคิดไว้ แต่เดิม แค่ 300,000 โวลต์ก็เพียงพอแล้ว ซึ่งเป็นการเปิดทางให้ทดลองศึกษาฟิสิกส์นิวเคลียร์
ในเคมบริดจ์ Cockcroft และ Walton ทำงานหนักเพื่อสร้างอุปกรณ์ ในสหรัฐอเมริกา Ernest Lawrence กำลังสร้างไซโคลตรอนเครื่องแรก สิ่งนี้สัญญาว่าจะมีพลังงานมากกว่าค็อกครอฟต์และอุปกรณ์ของวอลตัน แต่คำกล่าวอ้างของลอว์เรนซ์อยู่บนพื้นฐานของความหวังมากกว่าการตระหนักรู้ จังหวะของการเล่าเรื่องของ Brian Cathcart ค่อนข้างช้าเมื่ออธิบายรายละเอียดของความพยายามของ Cockcroft และ Walton แต่น้ำเสียงที่ครุ่นคิดเล็กน้อย ณ จุดนี้เป็นการอุปมาสำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นจริง: Cockcroft และ Walton ดูเหมือนจะหมกมุ่นอยู่กับการสร้างและปรับปรุงเครื่องจักรจนกระทั่ง Rutherford วันหนึ่งยืนยัน ที่พวกเขานำไปปฏิบัติจริง
ทันใดนั้นเรื่องราวก็กลับมามีชีวิตอีกครั้ง การประมาณการของ Gamow ซึ่งทุกคนปฏิบัติด้วยความระมัดระวังและตั้งเป้าที่จะเอาชนะกลับกลายเป็นว่าอนุรักษ์นิยม โปรตอนจะบุกเข้าไปในนิวเคลียสด้วยพลังงานที่ค่อนข้างปานกลางได้อย่างง่ายดายภายในระยะเอื้อมของค็อกครอฟต์และอุปกรณ์ของวอลตัน ปรากฏว่าพวกเขาสามารถบรรลุผลสำเร็จด้วยเครื่องเร่งต้นแบบที่พวกเขาสร้างขึ้นเมื่อสามปีก่อน ที่เหลือก็คือประวัติศาสตร์
นอกเหนือจากประวัติศาสตร์แล้ว เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นภาพบุคคลทั้งตัวอักษรและภาพของตัวเอกและชื่นชมความมุ่งมั่นของพวกเขาในการดูงานผ่าน สำหรับการคาดเดาทั้งหมดเกี่ยวกับ superstrings มิติที่สูงขึ้นและวิทยาศาสตร์เชิงทฤษฎีที่ล้อมรอบความเป็นจริงและนิยาย เป็นการดีที่จะเห็นหนังสือเช่น The Fly in the Cathedral ซึ่งเตือนเราว่าท้ายที่สุดแล้วการทดลองเป็นตัวตัดสิน และการสร้างเครื่องมือเพื่อขยายความรู้สึกของเราก็สามารถให้เรื่องราวที่น่าสนใจและน่าทึ่งได้สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำ
