ภาพประกอบ: Shhhh
พาสต้าผัดไทยกุ้งอบ ซาลาเปาไส้กรอกลาบ ฉู่ฉี่ปลาแซลมอน ซูชิไข่ชะอมน้ำพริกกะปิ…
เปล่าครับ ฟิวชั่นที่พูดวันนี้ ถึงจะไม่ใช่อาหารไทยสไตล์ฟิวชั่น แต่ก็เป็นอะไรที่ใกล้ตัวเข้ามามากพอ ที่ควรจะเริ่มทำความรู้จักคุ้นเคยกันบ้าง
มันคือ ‘พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น’
อาหารไทยฟิวชั่น เกิดจากความคิดแผลงๆ ที่เอาวัตถุดิบอาหารฝรั่ง วิ่งเข้ามาชนกับวัตถุดิบของไทย แล้วปรุงออกมาแบบแนวๆ เป็นสูตรที่คิดค้นใหม่ ไม่เคยมีมาก่อนในโลกนี้
พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่นยิ่งพิเรนทร์กว่า เพราะเพื่อนเล่นเอาอะตอมของธาตุที่น้ำหนักเบามากๆ สองตัว อย่างเช่น ฮีเลียมหรือไฮโดรเจน มาวิ่งชนกัน จนกระทั่งหลอมรวมกัน กลายเป็นอะตอมของธาตุที่หนักขึ้นกว่าเดิม
ฉู่ฉี่ปลาแซลมอนยังต้องใช้ความร้อนทำให้ปลาและเครื่องแกงสุก แต่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นเกิดได้เฉพาะที่ความร้อนสูงๆ ชนิดเหนือที่จินตนาการของมนุษย์จะไปถึง เขาว่ากันว่าต้องร้อนประมาณร้อยล้านถึงพันล้านองศาเซลเซียส อะตอมถึงจะสุกและ ‘หลอม’
เหตุการณ์แบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นที่ดวงอาทิตย์ ทุกวันนี้แสงแดดและความอบอุ่นจากดวงอาทิตย์ก็มาจากปฏิกิริยาฟิวชั่นนี่แหละครับ เพราะว่าตอนที่อะตอมหลอมรวมตัวกัน มันจะปล่อยพลังงานออกมาเยอะแยะ
แล้วเราจะเอามาใช้ได้ไหม? แหม…ถ้าง่ายเหมือนทำอาหารก็คงจะดี นักวิทยาศาสตร์วิจัยเรื่องนี้กันมาประมาณ 60 ปีแล้ว สรุปว่าโจทย์ก็คือ ทำอย่างไรจะสร้างให้เกิดความร้อนสูงๆ แบบเดียวกับบนดวงอาทิตย์ให้เกิดขึ้นบนโลกได้ แล้วก็ต้องควบคุมมันให้ได้
อีกอย่างหนึ่งคือ พลังงานที่ได้ออกมาควรต้องมากกว่าที่ใส่เข้าไป ไม่งั้นก็ขาดทุน
สมัยก่อนวงการวิจัยเชื่อว่า อีก 30 ปีเราคงจะได้ใช้พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น เวลาผ่านไป มาจนถึงวันนี้ ก็ยังพูดกันว่า อีก 30 ปีจะได้ใช้ พวกนักวิจัยเลยถูกกระแนะกระแหนว่า คงต้องรออีก 30 ปีไปเรื่อยๆ
แต่เดี๋ยวก่อน… คนที่ไม่ชอบอาหารฟิวชั่นก็มีเยอะนะ แล้วพลังงานนิวเคลียร์แบบนี้มันอันตรายรึเปล่า ถ้าเกิดมันใช้งานได้ขึ้นมา จะทำยังไงกับกัมมันตภาพรังสีและกากนิวเคลียร์ที่เหลือล่ะ เกิดอุบัติเหตุขึ้นมาไม่เดือดร้อนกันไปหมดรึ?
……….
อันว่าพลังงานนิวเคลียร์แบบที่หลายๆ ประเทศใช้กันอยู่ในโลกที่จริงมันเป็นอีกแบบหนึ่ง เรียกว่า ‘นิวเคลียร์ฟิชชั่น’
เป็นปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับแบบฟิวชั่น เพราะว่าเกิดจากนิวเคลียสของธาตุที่หนักๆ (เช่น ยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม) แตกตัวออกมาเป็นสองนิวเคลียสของธาตุที่น้ำหนักเบากว่า แล้วแตกซ้ำอีก ต่อเนื่องกันไปเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่
พร้อมกันนี้ก็ปล่อยพลังงานความร้อนและกัมมันตภาพรังสีอออกมา แบบนี้โลกมีใช้กันมานานแล้ว ถึงแม้ส่วนใหญ่จะควบคุมได้ก็จริง แต่นานๆ ครั้งก็จะมีปัญหา รั่วไหลบ้าง ระเบิดบ้าง เกิดเหตุแต่ละทีหนักๆ ทำชาวโลกอกสั่นขวัญแขวนทุกครั้ง
ไม่ว่าจะมองในแง่ไหน นิวเคลียร์ฟิวชั่นก็เป็นความฝันอันสูงสุด เพราะใช้เชื้อเพลิงคือไฮโดรเจนหรือไฮโดรเจนหนัก (เช่น ดิวทีเรียม ทรีเทียม) ที่หาได้ง่ายบนโลก มีให้ใช้อยู่เต็มไปหมดในมหาสมุทรไม่รู้จักจบสิ้น ใช้เสร็จแล้วก็ไม่ก่อให้เกิดสารอันตรายใดๆ นอกจากฮีเลียมที่ใช้ใส่ลูกโป่งสวรรค์
ถ้าเพียงแต่มันจะทำได้บนโลกโดยไม่ต้องสร้างความร้อนจัดขนาดเหมือนอยู่บนดวงอาทิตย์
เมื่อครั้งที่ผมยังเป็นนักศึกษาอยู่ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งหนึ่งในโตเกียว วันหนึ่ง จำได้ว่าเป็นเดือนมีนาคม ใกล้เปิดเทอมขึ้นปี 4 ก็มีข่าวใหญ่ที่โด่งดังน้องๆ ข่าวส่งมนุษย์ไปลงบนดวงจันทร์
เป็นเรื่องของนักวิทยาศาสตร์สองคนที่มหาวิทยาลัยยูทาห์ในสหรัฐอเมริกา สามารถสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นได้อย่างต่อเนื่องในห้องแล็บ ‘ที่อุณหภูมิห้อง’
ข่าวนี้มีสร้อยตามมาทำนองว่า อีกไม่นานมนุษย์ก็จะมีแหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันหมดให้ใช้
คนกลุ่มแรกๆ ที่รู้สึกช็อก ก็คือบรรดาศูนย์วิจัยทั่วโลกที่ได้เสียเงินลงทุนกันไปเป็นหลักน่าจะหลายพันล้านเหรียญ เพียรพยายามที่จะสร้างเงื่อนไขคล้ายดวงอาทิตย์ขึ้นบนโลก ถ้าข่าวนี้เป็นจริง งานวิจัยของพวกนี้จะหมดความหมายทันที
คนอื่นที่ได้ยินข่าวนี้ ตอนนั้นต่างพากันตื่นเต้นดีใจที่จะไม่ต้องพึ่งพาพลังงานสกปรกอย่างเชื้อเพลิงจากฟอสซิล หรือที่ดูไม่ค่อยน่าสบายใจอย่างนิวเคลียร์ฟิชชั่นอีกต่อไป เพราะถ้าทำได้ที่อุณหภูมิห้องนี่ก็แปลว่า เราสามารถก้าวข้ามอุปสรรคสำคัญไปได้เยอะแล้ว
น้อยคนที่จะล่วงรู้ถึงความน่ากลัวของผลกระทบจากการออกข่าวในครั้งนี้ในเวลาต่อมา โดยเฉพาะตัวของนักวิจัยหลักที่ถูกลากตัวออกมาแถลงข่าวเอง คือ มาร์ติน ไฟลช์แมนน์ (Martin Fleischmann)
เหตุที่ใช้คำว่า ‘ถูกลากตัวออกมาแถลงข่าว’ ก็เพราะว่า ไฟลช์แมนน์ยอมรับในภายหลังว่า สิ่งที่เขาควรจะบอกนักข่าวแต่ไม่ได้บอกในวันนั้นคือ เขาเพียงแต่อยากขอทุนวิจัยวิทยาศาสตร์สาขาควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์ เท่านั้นเอง ไม่ได้คิดจะกู้โลกอะไร
ณ ห้องแล็บของมหาวิทยาลัย ไฟลช์แมนน์กับเพื่อนอีกคนหนึ่งคือ สแตนลีย์ พอนส์ (Stanley Pons) ทำการทดลองที่ออกแบบขึ้นมาง่ายๆ โดยใช้ขั้วไฟฟ้าที่ทำจากธาตุโลหะพัลลาเดียม ต่อเข้ากับแบตเตอรี เขาพบว่าเมื่อปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหล สงสัยว่าอะตอมของน้ำที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนหนัก (ดิวทีเรียม) น่าจะเกิดการหลอมรวมกันที่บริเวณขั้วไฟฟ้า เพราะว่าน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น พวกเขาสรุปว่าเกิดการปล่อยพลังงานออกมา รวมๆ แล้วมากกว่าพลังงานที่ใส่เข้าไป
เท่านั้นเอง ทางมหาวิทยาลัยจึงอยู่เฉยไม่ได้ รีบลากตัวสองนักวิทยาศาสตร์ออกมาตั้งโต๊ะแถลงข่าวจนเป็นที่ฮือฮาไปทั่วโลกในชั่วข้ามคืน และเกิดศัพท์ใหม่ขึ้นมาคือ ‘ฟิวชั่นเย็น’ เพราะสามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้อง
นี่เป็นเรื่องที่น่าตกใจมาก เหนือความคาดหมายของทุกๆ คน และฟังดู “ไม่เมคเซนส์”
เกือบจะในทันทีนั้น นักวิจัยในแล็บดังๆ ทั่วโลก รวมทั้งนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลหลายคน ต่างพยายามพิสูจน์ยืนยันด้วยการทำซ้ำการทดลองนี้ ด้วยจุดประสงค์ต่างๆ กัน มีทั้งที่ต้องการมีส่วนร่วมในความสำเร็จของมนุษยชาติครั้งนี้ และที่มุ่งถล่มกลุ่มวิจัยนี้ให้ได้ด้วยการยืนยันว่าไม่เป็นความจริง
ผลปรากฏว่า เกือบไม่มีใครสามารถทำซ้ำเพื่อพิสูจน์ยืนยันผลของกลุ่มมหาวิทยาลัยยูทาห์ได้เลย แม้จะมีบ้างที่ได้ผลคล้ายกัน คือกลุ่มของนักวิจัยทหารเรือที่แคลิฟอร์เนีย แต่การแถลงผลของกลุ่มนี้ก็แทบไม่ได้รับความสนใจ
ที่เขย่าวงการ กลับกลายเป็นรายงานของมหาวิทยาลัยเอ็มไอที (MIT) ที่ระบุว่า จากการทดลองแบบเดียวกัน ไม่พบว่ามีความร้อนเพิ่มขึ้นแต่อย่างใด
ด้วยชื่อเสียงของเอ็มไอที ก็เลยตอกตะปูปิดฝาโลงให้มหาวิทยาลัยยูทาห์เรียบร้อย
ถึงปลายปี ช่วงที่ใบไม้ในแคมปัสเริ่มเปลี่ยนสี ปรากฏการณ์ ‘ฟิวชั่นเย็น’ เท่าที่ผมรับรู้ ก็จบลง และเลือนรางไปท่ามกลางความอื้อฉาว ขมขื่น และบอบช้ำ
เรื่องราวนี้กลายเป็นความสำเร็จของฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 21 ที่ไม่มีใครอยากพูดถึงอีกต่อไป หรืออาจจะเพียงคุยกันในบทสนทนาที่โต๊ะกาแฟหรือที่งานปาร์ตี้ แต่ย่อมไม่ใช่ในงานประชุมวิชาการทางฟิสิกส์
มีเพียงบทส่งท้ายที่เขียนโดยนิตยสาร The Economist ที่สรุปบทเรียนของเรื่องทั้งหมดนี้ว่า นี่แหละคือสิ่งที่วิทยาศาสตร์ควรจะเป็น เพราะไฟลช์แมนน์กับพอนส์ ได้มอบความตื่นเต้น และแรงบันดาลใจให้แก่วงการวิทยาศาสตร์ แม้เราจะพิสูจน์จนได้ข้อสรุปแล้วว่า ‘ฟิวชั่นเย็น’ ทำไม่ได้ แต่การค้นพบที่เกิดขึ้นในครั้งนี้ไม่อาจปฏิเสธได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ และอาจจะนำไปสู่การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ได้ในอนาคต
……….
ผมเกือบจะลืมเหตุการณ์ในหน้าหนึ่งของประวัติศาสตร์โลกเรื่องนี้ไปแล้ว แต่ก็ยังติดตามข่าวคราวของวงการวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชั่นอยู่ห่างๆ
ช่วงหลังๆ นี้พบว่าสัญญาณความก้าวหน้าของนิวเคลียร์ฟิวชั่น ‘ร้อน’ เริ่มถี่มากขึ้น ถึงขนาดนิตยสาร TIME นำไปขึ้นปกเมื่อปลายปีที่แล้ว พาดหัวว่า ‘ฟิวชั่น พลังงานที่ไม่มีวันหมด สำหรับทุกคน ตลอดไป คราวนี้น่าจะได้ใช้จริงแล้ว’ (Unlimited Energy. For Everyone. Forever. Fusion.-It mighth actually work this time.)
เนื้อหาในเรื่องเด่นประจำฉบับก็เล่าหลักการและประวัติความเป็นมาของงานวิจัยด้านฟิวชั่นอย่างที่ควรจะเป็น แต่อันที่น่าสนใจคือ นอกจากโครงการยักษ์ใหญ่ระดับนานาชาติที่ลงทุนอัดฉีดเงินกันเป็นถุงเป็นถังแล้ว ยังมีบริษัทสตาร์ทอัพหลายแห่งที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยีของตัวเองกันใหญ่
หลักการของนักวิจัยพวกนี้ก็คล้ายๆ กันคือ ส่งไฮโดรเจนหนักที่อยู่ในสถานะพลาสม่า (แก๊สที่มีสภาพเป็นไอออน เพราะอิเล็กตรอนถูกดึงออกจากโมเลกุล ทำให้นำไฟฟ้าได้) เข้าไปชนกันด้วยความเร็วสูงและความร้อนจัด แล้วระดมยิงด้วยลำแสงอนุภาค หวังว่ามันจะคงอยู่เป็นพลาสม่าได้นานๆ ที่อุณหภูมิสูงๆ เป็นหลักพันล้านองศาเซลเซียสยิ่งอยู่ได้นานยิ่งดีเพื่อให้ไปถึงจุด ‘ฟิวชั่น’
ตอนนี้กระแสหลักจึงอยู่ที่งานวิจัยฟิวชั่น ‘ร้อน’ ในวงการ มีทั้งยักษ์ใหญ่และยักษ์เล็ก แข่งกันด้วยความเชื่อมั่นเต็มเปี่ยมว่า นิวเคลียร์ฟิวชั่นจะทำให้เกิดพลังงานรูปแบบใหม่แก่โลกได้ และหวังว่าคงไม่ต้องรอถึง 30 ปีไปเรื่อยๆ อีกต่อไป
วิทยาศาสตร์เปลี่ยนโลก ไม่จำเป็นต้องมาจากสถาบันวิจัยขนาดใหญ่ที่รัฐสนับสนุนและระดมคนเป็นร้อยเป็นพัน แต่อาจจะมาจากคนที่คิดแบบผู้ประกอบการก็ได้
ตอนนี้สถิติที่ดีที่สุดของโลก จากที่ดูเมื่อต้นเดือนกุมภาพันธ์ 2016 คือกลุ่มแม็กซ์แพลงค์ (Max Planck Institute for Plasma Physics) ที่เยอรมนี เขาสามารถทำให้ไฮโดรเจนร้อนจัดถึง 80 ล้านองศาเซลเซียสได้แล้ว และทำให้พลาสม่าร้อนขนาดนั้นอยู่ได้นานเสี้ยว (หนึ่งในสี่) ของวินาที
แค่นี้ก็เก่งแล้วนะครับ เป้าหมายต่อไปคือ ทำให้พลาสม่ารักษาความร้อนแบบนี้ได้นาน 30 นาที นักวิจัยเชื่อว่าหากแนวโน้มเป็นแบบนี้ เร็วๆ นี้จะทำให้อะตอมหลอมรวมกันได้แน่นอน
ไม่ว่าจะชงแบบร้อนหรือแบบเย็น หรือใครจะชนะการแข่งขันนี้คงไม่สำคัญสำหรับพวกเรา แต่เห็นความพยายามทำงานวิจัยที่ข้ามชั่วอายุคนแบบนี้ รู้ได้อย่างหนึ่งว่า ตัวคนทำเองอาจจะไม่ได้อยู่ทันเห็นความสำเร็จที่จะเกิดขึ้น
แต่อย่างน้อยก็ทำไว้ให้ลูกหลานได้ใช้
Author
