นักฟิสิกส์ญี่ปุ่นใช้ Quantum spins ขยับวัตถุขนาดเซนติเมตรได้สำเร็จ
แรงจากอนุภาคที่เล็กจนมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า อาจดูห่างไกลจากการเคลื่อนที่ของวัตถุในชีวิตประจำวัน แต่ทีมนักวิจัยจาก Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ประเทศญี่ปุ่น แสดงให้เห็นแล้วว่า แรงที่เกิดจากสปินของอิเล็กตรอนสามารถทำให้ระบบเชิงกลขนาดใหญ่เคลื่อนที่ได้ โดยชุดทดลองมีขนาดระดับเซนติเมตรและมวลรวม 128 มิลลิกรัม ผลงานนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Science Advances เมื่อวันที่ 7 ตุลาคม 2026
หัวใจของการทดลองคือ
สปินอิเล็กตรอน (Electron Spin) ซึ่งเป็นคุณสมบัติเชิงควอนตัมของอิเล็กตรอน และสามารถทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กได้เมื่อจัดสปินให้อยู่ในสถานะที่เหมาะสม นักวิจัยใช้เพชรที่มีโครงสร้างพิเศษเรียกว่า Nitrogen-vacancy centers หรือ NV centers ซึ่งเป็นตำหนิระดับอะตอมในโครงสร้างเพชรที่เกี่ยวข้องกับไนโตรเจนและตำแหน่งว่างในผลึก ทำให้สามารถควบคุมสถานะสปินของอิเล็กตรอนได้ด้วยแสงเลเซอร์
อุปกรณ์ทดลองประกอบด้วยเพชรที่เชื่อมต่อกับระบบแผ่นกราไฟต์ซึ่งลอยตัวอยู่เหนือชุดแม่เหล็ก นักวิจัยยิงเลเซอร์สีเขียวเป็นจังหวะเพื่อเปลี่ยนสถานะสปินภายในเพชร เมื่อสปินเปลี่ยนไป โมเมนต์แม่เหล็กของเพชรก็เปลี่ยนตาม และสร้างแรงที่มีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก จนทำให้ระบบเชิงกลเคลื่อนที่ นักวิจัยตรวจวัดการเคลื่อนที่ขนาดเล็กนี้ด้วยเครื่องมือวัดที่มีความละเอียดสูง
ผลการทดลองพบว่า
ระบบที่มีมวลรวม 128 มิลลิกรัม สามารถเคลื่อนที่ด้วยแอมพลิจูดมากกว่า 100 นาโนเมตร หรือประมาณ 0.0001 มิลลิเมตร แม้ระยะทางจะเล็กมากเมื่อเทียบกับสิ่งของทั่วไป แต่ความสำคัญอยู่ที่การแสดงให้เห็นว่าแรงจากสปินควอนตัมสามารถสร้างการตอบสนองทางกลที่ตรวจวัดได้ในระบบซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าการทดลองสปินเชิงกลระดับนาโนอย่างมาก
ความสำเร็จนี้มีความหมายต่อการศึกษารอยต่อระหว่าง กลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งใช้อธิบายพฤติกรรมของสิ่งต่าง ๆ ในระดับเล็กมาก กับ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ที่ใช้อธิบายแรงโน้มถ่วงและโครงสร้างของเอกภพในระดับใหญ่ อย่างไรก็ตาม การขยับวัตถุด้วยแรงควอนตัมยังไม่ใช่หลักฐานว่าทีมวิจัยสามารถทำให้วัตถุขนาดใหญ่เข้าสู่สถานะควอนตัมซ้อนทับได้แล้ว แต่เป็นอีกก้าวสำคัญในการพัฒนาเครื่องมือสำหรับศึกษาคำถามดังกล่าว
ขั้นต่อไป นักวิจัยต้องการพัฒนาการทดลองเพื่อศึกษาสถานะ Quantum Superposition หรือภาวะที่ระบบควอนตัมสามารถอยู่ในผลรวมของหลายสถานะได้ก่อนการวัด โดยเป้าหมายระยะยาวคือการตรวจสอบว่าพฤติกรรมควอนตัมสามารถแสดงออกในวัตถุที่มีมวลมากขึ้นได้เพียงใด งานวิจัยลักษณะนี้ยังอาจช่วยพัฒนาเซนเซอร์ความแม่นยำสูงสำหรับค้นหาสัญญาณทางฟิสิกส์ที่ตรวจจับได้ยาก เช่น สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับคลื่นความโน้มถ่วงหรือสสารมืด แต่ยังต้องอาศัยการทดลองเพิ่มเติม
tags : oist.jp
