พบตัวนํายิ่งยวดที่อุณหภูมิหอง ?

ลวดไฟฟาที่เราใชกันในทุกวันนี้ มีความตานทานไฟฟาทั้งสิ้น ดังนั้นเวลามีกระแสไฟฟาไหลผาน เสนลวดๆ จะรอน เพราะพลังงานไฟฟาสวนหนึ่ง จะถูกเปลี่ยนไปเปนพลังงานความรอน การสูญเสียพลังงานทํ า ใหกําลังไฟฟาตก

ในป พ.ศ.2454 K. Onnes ชาวเนเธอรแลนด ไดพบวาเสนลวด ที่ทํ าจากปรอทบริสุทธิ์จะไมมีความ ตานทานไฟฟาเลยที่อุณภูมิ -269 องศาเซลเซียส เขาเรียกปรากฏการณ ที่สสารสูญเสียความตานทานไฟฟ้า อยางสมบูรณวา สภาพนํ ายิ่งยวด (superconductivity) และเรียกอุณหภูมิที่สารเปลี่ยนสภาพจากตัวนํ าไฟฟ้า ธรรมดาไปเปนตัวนํายิ่งยวดวาอุณหภูมิวิกฤต

ตลอดเวลา 75 ปที่ผานมา ความคิดใดๆ ที่จะนํ าตัวนํ ายิ่งยวดมาใชในชีวิตประจํ าวันของเราไดเปน เรื่องที่คนทั้งโลกคิดวาเปนเพียงความฝน เพราะการที่เราพบเห็นเหตุกา<รณประหลาดนี้ได เราตองทํ าให อุณหภูมิของสารนั้นลดตํ่ ากวา -250 องศาเซลเซียส (อุณหภูมิของอากาศที่ไซบีเรีย ในฤดูหนาวประมาณ -90 องศาเซลเซียสเทานั้นเอง)

แตแลวในป พ.ศ. 2529 K. Muller และ J. Bednordz สองนักฟสิกสแหงสถาบันวิจัย IBM ที่ Zurich ในประเทศสวิตเซอรแลนดไดพบวาสารประกอบของ barium, lanthanum, copper และ oxygen (พวกเซรามิก กระเบื้องปูหองนํ้า) กลายสภาพเปน ตัวนํ ายิ่งยวดไดที่อุณหภูมิ -243 องศาเซลเซียส

คนทั้งโลกไดรูสึกตื่นเตนกับผลการคนพบนี้ เพราะนั่นหมายความวา มนุษยชาติกํ าลังจะกาวเขา สูยุคสมัยของความเปนไฮเทค ในเวลาอีกไมชาเราจะมีรถไฟเหาะที่มีความเร็วถึง 500 กิโลเมตร/ชั่วโมง เราจะใช อุปกรณเรดารที่สามารถตรวจหาแหลงนํ้ามัน เรือดํ านํ้ า และเครื่องบิน รวมทั้งอุปกรณอิเล็กทรอนิกสตางๆ ทุก ชนิดในคอมพิวเตอรก็จะไดรับการพัฒนาจนมีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นมาก โสหุยคาสงกระแสไฟฟาจากโรงไฟฟา สูผูบริโภคก็จะสามารถลดไดตั้งแต 10-15% โรงไฟฟาที่นราธิวาสจะสามารถสงกระแสไฟฟาถึงเชียงใหมหรือ อุบลราชธานีไดโดยกระแสไมตกแมแตนิดเดียว ฯลฯ

8 ปหลังการคนพบของ Muller และ Bednordz นักวิทยาศาสตรอื่นๆ ไดพบตัวนํ ายิ่งยวดเพิ่ม อีกหลายพันชนิด สารประกอบเหลานี้มีอุณหภูมิวิกฤตสูงขึ้นๆ สถิติอุณหภูมิวิกฤตประจํ าเดือนพฤศจิกายน ป พ.ศ. 2536 เปน -140 องศาเซลเซียส

ในวารสารวิจัย Science ฉบับเดือนธันวาคม พ.ศ.2536 M. Lagues และคณะจาก Centre National Reserches Scientifique ในปารีส ประเทศฝรั่งเศส ไดรายงานวาทีมวิจัยของเขาไดสังเคราะหสารตัวนํ ายิ่ง ยวดชนิดใหมขึ้นมา โดยมีอุณหภูมิวิกฤตเทากับ -23 องศาเซลเซียส

หากเราจะกลาวถึงอุณหภูมิ -23 องศาเซลเซียสใหคนไทยฟง คนไทยทุกคนจะรูสึกหนาวทันที แต สํ าหรับคนเอสกิโมที่อาศัยอยูบริเวณขั้วโลก อุณหภูมิที่วานี้เปนอุณหภูมิสบายๆ ที่เขารูสึกวารอนดวยซํ้ าไป ความเปนอยูและความเคยชินของคนเปนตัวตัดสินความรูสึกรอนหรือหนาว สํ าหรับนักวิจัยดานตัวนํายิ่งยวด อุณหภูมิ -23 องศาเซลเซียสนั้นรอนมาก รอนจนถือไดวาเปนอุณหภูมิหองเลยทีเดียว

Lagues แจงวาโมเลกุลของสารที่เขาสังเคราะหนี้มีโครงสรางของอะตอมเปนชั้นๆ คลายขนมชั้น ชั้น หนึ่งๆ มีอะตอมของทองแดง และออกซิเจนเรียงรายอยูทั่ว และระหวางชั้นของทองแดงกับออกซิเจนนั้นมีชั้น ของ bismuth, strontium, calcium และ oxygen สอดแทรกเรียงสลับกัน และสารที่มีความหนา 0.00003 มิลลิเมตรนี้ มีชั้นอะตอมของทองแดงและออกซิเจนอยู 8 ชั้นในหนึ่งโมเลกุล ขั้นตอนในการสังเคราะหสารนี้ ตองใชเวลานาน กระบวนการเผาสารที่จะทํ าใหสารเปนตัวนํ ายิ่งยวดไดตองอาศัยเทคนิคระดับสูง

ขณะนี้ Lagues และคณะกํ าลังคอยการยืนยันสนับสนุนผลการคนพบของเขาจากนักวิทยาศาสตรคน อื่นๆ ทั่วโลก ลาสุดในวารสาร Nature ประจํ าเดือนมกราคม พ.ศ. 2537 P. Grant แหง Electric Power Research Institute ในสหรัฐอเมริกา ไดวิพากษวิจารณผลการทดลองนี้วา รายงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร จากฝรั่งเศสคณะนี้มิไดใหรายระเอียดในการวัดคุณสมบัติดานแมเหล็ก และดานความรอนของสารที่ สังเคราะหได ทํ าใหเขาไมสามารถปกใจไดวา ปรากฏการณที่นักวิทยาศาสตรฝรั่งเศสเห็นนั้นเปนปรากฎ การณสภาพนํายิ่งยวดที่อุณหภูมิ -23 องศาเซลเซียสจริงๆ

ในวิทยาศาสตร ความเขาใจอะไรๆ ผิดนั้นเกิดงาย และคนที่มีแนวโนมวาจะเขาใจผิดงายที่สุดนั้น คือ ตนเองครับ

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)