อธิบายเรื่อง รังสีจักรวาล : Cosmic rays [หน้า 1/2]
    Since : January 23, 2007                                                                                                                                 Latest update : Jan 1, 2008
 
0
Home
0
จักรวาลวิทยา
0
ดาราศาสตร์
0
ระบบสุริยะพิเศษ
0
ระบบสุริยะ
0
โลกสีน้ำเงิน
0
แร่วิทยา
0
รายงานพิเศษ
0
ซันฟาวเวอร์
0
Non-profit organization
 
 
 
   อธิบายเรื่อง รังสีจักรวาล : Cosmic rays [หน้า 1/2]
 
sunflowercosmos.org/
 
 
พลังงานที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ มีมากมายเริ่มจากพลังงานของ ดวงอาิทิตย์ ซึ่งส่ง
อิทธิพลมากยังระบบต่างๆของโลก ถัดมาพลังงาน สนามแม่เหล็กโลกก็มีอิทธิพล
กับมนุษย์ เป็นต้น ยังมีความเข้าใจน้อยในทางวิทยาศาสตร์ เกี่ยวกับพลังงานระดับ
สูงที่หลุดรอด จากจักรวาลอันไกลโพ้น แน่นอนว่า ถ้าเข้าใจพลังงานเหล่านี้ อาจ
จะนำมาใช้ประโยชน์กับมนุษย์บนโลก

การเข้าใจ พื้นฐานพลังงานที่เรารู้จักบนโลก

ก่อนอื่น ต้องมาทำความเข้าใจว่า รูปแบบของพลังงานที่รู้จัก อาจน้อยกว่าความ
จริงที่มีอยู่อโดยเฉพาะในหลักการ ทางวิทยาศาสตร์ ที่คุ้นเคยทราบว่าสสารและ
พลังงาน เป็นสิ่งที่คู่กันและสามารถเปลี่ยนสถานะได้ เช่น

น้ำเป็นของเหลว เมื่อได้รับความร้อนก็เปลี่ยนสถานะเป็นก็าซ แต่เมื่ออุณหภูมิลด
ต่ำจนเย็นจัดอก็สามารถเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง เช่น น้ำแข็ง เป็นต้น จากการ
ที่เปลี่ยนแปลงสถานะได้ มองเห็นจากลักษณะรูปทรงปรากฎของเหลว (เห็นเป็น
น้ำ) ของแข็ง (เห็นเป็นก้อนน้ำแข็ง) และก็าซ (เห็นเป็นไอ)

ทุกกรณีดังตัวอย่าง คือ สสาร การเป็นสสารก็สามารถแสดงพลังงานให้ประจักษ์
ได้ ทุกสถานะที่เคลื่อนไหว หากมีปริมาณมากเพียงพอก่อให้เกิดพลังงานรูปแบบ
ต่างๆ ที่อันตราย และเป็นประโยชน์มากมายได้เช่นกัน
 
 
แผนภูมิลักษณะรูปแบบ การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารทำให้เกิด พลังงานธรรมชาติบนโลก
   
 
อะตอม หน่วยย่อยของอนุภาค เป็นสสาร
ที่มี พลังงาน ที่เรามักคิดไม่ถึง


ในชั้นเรียนคำว่า อะตอม ดูเหมือนจะไม่ใช่สิ่งแปลกใหม่ ทุกคนรู้จักกันดีว่ามีอยู่
ทุกหนแห่งแม้แต่ในตัวเรา ในน้ำดื่ม อากาศที่เราหายใจ อาหารที่เรารับประทาน
ในทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเอง จนกลายเป็นเรื่องธรรมดา

อะตอม มี Electron ขนาด 0.000549 amu และมีชนิดที่แตกต่างกันของอนุภาค
มากกว่า 2,000 ชนิด มีพื้นฐานสำคัญ 4 ส่วนคือ

1. Gravitational (แรงโน้มถ่วง)
2. Electromagnetic (แรงสนามแม่เหล็ก)
3. Nuclear strong (แรงนิวเคลียร์ชนิดเข้ม)
4. Nuclear weak (แรงนิวเคลียร์ชนิดอ่อน)

ด้วยแรงทั้ง 4 แรงนี้จะยึดเกาะกัน นับจากจุดเล็กๆครอบคลุมกันไปทั้งจักรวาล
ทำให้เกิดพลังงาน หากขาดแรงหนึ่งแรงใดไปผลที่จะเกิดคือ โลก ดาวเคราะห์
ดวงอาทิตย์ จักรวาล ก็จะแตกระเบิด ออกจากกัน

อาจพอสรุปได้ว่า พลังงานทุกชนิดมีพื้นฐานแบบเดียวกันหมด ในมิติแบบ 4 มิติ
เช่นบนโลก แต่อาจมีข้อต่างในมิติที่ต่างกัน ในจักรวาลอื่น เช่นตัวอย่างในแบบ
เครือข่ายหลายจักรวาล (Multiverse) ซึ่งบางมิติมีเงื่อนไขของแรง มากกว่าหรือ
น้อยกว่าที่โลกรู้จัก และยังไม่มีข้อพิสูจน์ในทางทฤษฎี

อย่างไรก็ตาม การเชื่อมโยงกันของอะตอมไปทั่วจักรวาล นั้นเป็นหลักการที่พอ สามารถอธิบายทางวิทยาศาสตร์ได้ว่าเป็นจริง เพราะมีหลักฐานจากสืบค้นระบบ
จักรวาล (Mission to Universe)
 
 
ชนิดของอนุภาค มีความแตกต่างกัน กว่า 2,000 ชนิด และอาจพบเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
 
 
อนุภาคแต่ละชนิด ก็จะแสดงอยู่ในแต่ละกลุ่มของแรง แต่ละชนิด
 
 
อนุภาคพลังงานโยงใยเชื่อมต่อกัน ระหว่างดาวแต่ละดาว ดาราจักรสู่อีกดาราจักร คล้าย
สายเคเบิล (เส้นใยเล็กๆที่มองไม่เห็น) อย่างไม่รู้จบ มีระยะทางไกลอย่างไม่มีข้อจำกัด
 
 
อนุภาคไม่มีขอบเขตการเชื่อมโยง บางชนิดมองไม่เห็น
บางชนิดหาไม่พบ บางชนิดเราก็ยังไม่เข้าใจในขณะนี้


ด้วยความไม่มีขอบเขตของจักรวาล ข้อเท็จจริงนั้น มนุษย์ต่างหากเป็นผู้กำหนด
ขอบเขตขึ้นในทางกายภาพ เช่น ระบบสุริยะในทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy)
จักรวาลเองไม่มีรั้วกั้น แต่ มีการเชื่อมโยงกัน อย่างกว้างขวางและไกลของพลังงาน
ที่มองไม่เห็น ในรูปแบบแรงโน้มถ่วง

นอกจากความกว้างไกลแล้ว อาจยังเชื่อมโยงด้วยอนุภาคที่มองไม่เห็นไปสู่มิติอื่น
มิติเหล่านี้ อาจมีข้อจำกัดสำหรับตัวมนุษย์ ที่จะอธิบายทางวิทยาศาสตร์ในขณะนี้
เพราะมองไม่เห็น ซึ่งเรียกว่า จักรวาลที่มองไม่เห็น (Invisible universal)

การที่กล่าวไว้ว่า สสารคือพลัง และสสารต้องมีที่อยู่ เช่น สถานะต่างๆ แต่รูปแบบ
ของ Cosmic rays ก็ไม่ได้มีข้อยกเว้น ด้วยการเป็นพลังงานในรูปแบบของรังสี
ที่เรามองไม่เห็นที่อยู่ของอนุภาค หากจะใช้คำว่า มีความว่างเปล่า แต่ไม่ว่างเปล่า
ก็ได้ซึ่งต่างไปจากที่เราเข้าใจ

นอกจากนั้น พลังงานทั่วไปไม่ได้มี เพียง 3 สถานะ ยังมีความสามารถในสถานะ
อื่นๆอีกมาก เช่น สถานะ Plasma (พลาสมา) มีคุณสมบัติก๊าซร้อนเดือดพล่าน
สถานะนี้ในระบบสุริยะ พบได้ 2 แห่ง คือ ชั้นบรรยากาศของโลกและดาวพฤหัส
เท่านั้น หรือ สถานะ Plasma Electron เป็นการบิดตัวของสนามแม่เหล็กก็าซ
(Magnetized gas) พบได้ในควอซาร์ (Quasar) นับว่าเป็นแหล่งสุดยอดของ
พลังงานไกลโพ้น และเก่าแก่ที่สุดของจักรวาล

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เป็นเรื่องแปลกในความสามารถคิดเครื่องมือได้ในอนาคต
เพื่อเห็นสิ่งที่ซ้อนเร้นอยู่ ดังเช่น จากอดีตมนุษย์ไม่เคยเห็นว่าภายในร่างกายตน
มีอะไรอยู้บ้าง ยกเว้นผ่าออกมาดู สิ่งของหลายอย่างที่บรรจุ ในกระเป๋าเดินทาง
ไม่มีใครรู้ แต่การที่มีเครื่อง X-ray ทำให้เห็นภาพภายในได้ อย่างถูกต้องเพียง
แต่การคุ้นเคยกับเครื่องมือดังกล่าว จึงไม่ตื่นเต้นและสงสัยในการเห็นแบบนั้น
ทำนองเดียวกัน การเห็นและตรวจสอบหา พลังงานที่มองไม่เห็นไม่ใช่เรื่องยาก
ซึ่งเทคโนโลยีปัจจุบัน สามารถวัดหาค่าและวิเคราะห์ได้

(หมายเหตุ : Plasma ที่กล่าวในที่นี้ไม่เกี่ยวข้องกับที่อยู่ในเลือดของมนุษย์)


คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ ของ Cosmic rays
หรือ รังสีจักรวาล หรือบางคนอาจเรียกว่า พลังจักรวาล


อะไรคือ Cosmic rays
---------------------



เป็นขบวนการเปลี่ยนแปลงของอนุภาค (Protons และ Nuclei ของอะตอม) โดย
กลุ่มอนุภาคเหล่านี้มาจากห้วงอวกาศ มีค่าพลังงานมากกว่า
2,000,000,000 eV (electron volts - เป็นหน่วยการวัดอนุภาค หากวัดโมเลกุล ในห้องที่นั่งอยู่ทั่วไป
จะมีค่า 1/40 eV)

อนุภาค Cosmic rays มีอยู่ทั่วไปบริเวณ เหนือชั้นบรรยากาศของโลก เรียกว่า
Primary Cosmic rays (รังสีจักรวาลปฐมภูมิ)แต่หากอนุภาคนั้น ตกลงพื้นโลก
เรียกว่า Secondary Cosmic rays (รังสีจักรวาลทุติยภูมิ)

เบื้องต้น Cosmic rays เกิดจาก Ultra-penetrating Gamma raditation (การ
แผ่รังสี ระดับคลื่น Gamma ซึ่งมนุษย์มองเห็นไม่เห็น แต่สามารถใช้เครื่องมือ
วิทยาศาสตร์ตรวจจับได้) หลังจากนั้น มีขบวนการของอนุภาค Nentrinos เข้ามา
เกี่ยวข้อง

สามารถมองเห็น Cosmic rays ได้เหนือชั้นบรรยากาศของโลก เหมือนสายฝน
เม็ดเล็กๆกำลังพุ่งไหลรินเข้าสู่โลก มีขนาดพื้นที่กว้างใหญ่ครอบคลุมไปทั่วฟ้า
ขณะเดียวกัน Cosmic rays เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกก็จะรวมตัวกับ Oxygen หรือ
Nitrogen เกิดการเสื่อมสลายของ Electrons ค่าพลังงานจึงลดลง

Cosmic rays ความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง มีพลังสูงมาก (Very high energy)
มีคุณสมบัติสามารถกระตุ้นอนุภาคต่างๆ ในธรรมชาติที่อยู่ในโลก ในสัตว์ สิ่งของ
ต่างๆ และอนุภาคที่อยู่ในมนุษย์ได้ โดยมีพลังสูงสุด ระดับมากกว่า 1,000 ล้าน
เท่าของอนุภาคทั่วไปที่พบบนโลก

การสำรวจพบ Cosmic rays
--------------------------


ทางวิทยาศาสตร์ สำรวจพบ Cosmic rays ครั้งแรกในปี ค.ศ.1912 ต่อมาปี ค.ศ.
1927 สามารถเห็น Cosmic rays แบบ Cloud chamber (ขบวนการเปลี่ยนแปลง
รูปเป็นลูกโซ่ มีปฎิกิริยาหมุนวนเคลื่อนตัวอย่างเป็นระบบ คล้ายกับการออกแบบ
ทางเรขาคณิต)

หลังจากนั้นมาจนกระทั่ง ค.ศ. 1938 มีการสำรวจพบ Cosmic rays ในรูปแบบ
Extensive air showers (การไหลรินเหมือน สายฝนที่ยืดขยายกว้างใหญ่จาก
อวกาศ)

ค.ศ. 1949 เกิดทฤษฎี Fermi's theory of cosmic rays ยอมรับเรื่อง Cosmic
rays ของนักวิทยาศาสตร์ และนักจักรวาลวิทยา
 
 
แสงสีส้มคือ Laser ที่ชี้ขึ้นไปจากโลก ปลายแสงคือ บริเวณ Galactic Center
ของทางช้างเผือกมองจากโลก (ประเทศชิลี)
 
 
Cosmic rays มีแหล่งที่มาจากไหน
---------------------------------

การสำรวจทางวิทยาศาสตร์มีระยะเวลาเพียง 90 กว่าปีที่ผ่านมานับว่าสั้นมาก ระยะ
ต้นใช้วิธีสำรวจโดยบอลลูน ภายหลังสามารถใช้ดาวเทียมตรวจสอบขณะนี้มีข้อมูล
ไม่มากนัก

Lower-energy Cosmic ray (รังสีจักรวาลชนิดเบาบาง) เกิดจากดวงอาทิตย์ของ
เราโดยถูกพัดพามากับ พายุสุริยะ แต่เชื่อว่า Cosmic rays เกือบทั้งหมดมาจาก
นอกดาราจักรทางช้างเผือก ด้วยข้อมูลการสำรวจของดาวเทียมตรวจพบ Compon Gamma ray (คลื่นรังสีที่ไม่มีแหล่งกำเนิด ในดาราจักรทางช้างเผือก)

ทางวิทยาศาสตร์ ยอมรับว่า ในดาราจักรช้่างเผือก มี Cosmic rays เช่นกัน ด้วย
การเกิดจากก๊าซ ของกลุ่มดาวต่างๆ ที่ไหลท่วมออกมาจาก Galactic Center ซึ่ง
มีระยะทางห่างจากโลกนับหมื่นปีแสง โดยยังไม่เข้าใจว่าทำไมจึงเป็น รังสีจักรวาล
ชนิดที่เบาบางมาก

Highest-energy cosmic rays (รังสีจักรวาลชนิดเข้มข้นสูง) ก็ยังไม่สามารถระบุ
แหล่งที่มาได้ เชื่อว่าน่ามาจากส่วนนอก ของดาราจักรทางช้างเผือกหรือที่อื่นจาก
ระยะไกลมาก มีข้อสันนิฐานว่า อาจจะมีแหล่งกำเนิด บริเวณ Radio galaxy hot
spots และ  Active galactic nuclei (AGN) jets
 
 
Radio galaxy hot spots (จุดพลังงานเด่น ของกาแล็คซี่คลื่นวิทยุ)
 
 
Active galactic (ใจกลางกาแล็คซี่ มีศักยภาพความแข็งแกร่งของสนามแม่เหล็กเข้มข้น)
 
 
Cosmic rays มีพลังงานมากเพียงใด
----------------------------------

เรื่องการเกิดของ Cosmic rays มีความเป็นไปได้ทั้งทางตรงและทางอ้อมเกิดจาก อภิมหานิวเคลียร์จักรวาล (Supernovas & Supernova Remnants) ด้วยการอย่าง
ระเบิดอย่างสุดขั้ว ทำให้เกิดการกระเพื่อมตัว ของสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็ว

มีปฏิกิริยาทำให้อนุภาคเกิดการเปลี่ยนแปลง โดย Nuclei gain (แกนในพลังงาน)
ของอนุภาค Cosmic rays เกิดการชนกันจากปฏิกิริยาดังกล่าว มีผลกระทบไปสู่
การสะท้าน ของสนามแม่เหล็ก (Magnetic shock) และชะงักโดยทันที่ทันใด

เป็นลักษณะการกระดอน ระหว่างอนุภาคไปมา คล้ายกับการตีลูกปิงปอง ขณะที่
กระดอนไปมานั้นทำให้ Nuclei gain เกิดพลังงานเพิ่มพูนขึ้น เป็นจำนวนมาก
เรียกว่า Magnetic shock acceleration (การเร่งอันตรกิริยาของสนามแม่เหล็ก)

จากข้อมูลพบอนุภาค Cosmic rays วัดค่าได้อย่างน้อย 1,000,000,000 eV.(ต่อ
1 อนุภาค) โดยเชื่อว่า Cosmic rays มีพลังงานสูงมากกว่า25,000,000,000 eV.
หากเทียบกับความสามารถมนุษย์ สร้างเครื่องมือกำเนิดพลังงาน Accelerators ได้มากที่สุด ในทศวรรษนี้ อยู่ในระดับ 1,300,000 eV.

การการไหลรินของอนุภาค เพียงไม่กี่อนุภาคต่อ 1 ตารางเมตร ก็มีค่าพลังมาก
มายจนนับไม่ถ้วนอาจเกิดต่อเนื่องเป็นปีๆ ยิ่งมีค่าพลังไม่รู้จบ เท่าที่การวิเคราะห์ Microwave background ค่ารังสีจากการระเบิดตัว ปรากฎขึ้นของจักรวาลในอดีต
(Big Bang) และการวิวัฒน์อย่างสืบเนื่อง ของจักรวาล (A Process of cosmic
evolution)
พบว่า Cosmic rays มีความสามารถท่องอยู่ในจักรวาลในระยะเวลา
ตลอดทาง 150 ล้านปีแสง จึงสิ้นอายุขัย

จากการตรวจพบอย่างเป็นทางการ ของนักวิทยาศาสตร์ บริเวณ Utah desert
ในปี ค.ศ. 1991 พบค่าเฉลี่ย Cosmic ray shower จำนวน 200 พันล้านอนุภาค
ข้อเท็จจริงหากนำค่าพลังงานมารวมกัน ในแต่ละวินาที แต่ละวันคงหาค่าได้อย่าง
ไม่รู้จบ
 
 
ตำแหน่งที่พบกลุ่มวัตถุในจักรวาลประเภท High Energy มากกว่า 100 กลุ่ม
 
 
การแสดงตัวของ Cosmic rays
-----------------------------

ทางเทคนิคพบว่า Cosmic rays แสดงตัวในชั้นบรรยากาศเรียกว่า Phenomenon
of Atmospheric fluorescence (ปรากฎการณ์เรืองแสงวาวขาว ในชั้นบรรยากาศ)

เหตุเพราะเกิดจากการเปลี่ยนแปลง โมเลกุลของอนุภาค เมื่อพุ่งเข้าใกล้โลกใน
ชั้นบรรยากาศทำให้มีการถ่ายเทของโมเลกุลบางจำนวน เกิดผลกระทบ เรียกว่า Shaking up (การสะท้านหรือการสั่นไหว) โมเลกุลจึงตอบสนองปฎิกิริยาดังกล่าว
ด้วยการปล่อยแสงวาวออกมา

หลังจากนั้นก็กลับสู่สภาพปกติ จึงทำให้เห็นเป็นเกร็ดเล็กๆ วูบวาว สีเงิน สีทองหรือ
สีต่างกันไป ตามผลของ โมเลกุลแต่ละชนิดของก๊าซในบริเวณนั้นที่รวมตัวกัน
 
 
บางคนสามารถมองเห็น Cosmic rays ได้เหมือนเส้นขะยุกขะยิก ลอยอยู่ข้างหน้าสีขาว สีเงิน
สีทอง เป็นเกร็ดแวววาว มีการเคลื่อนตัวไปมาคล้ายลูกน้ำ โดยถ้าเป็นบริเวณที่สูงยิ่งมองเห็นชัด
เช่น บนภูเขาสูง บนเครื่องบิน (มองออกนอกหน้าต่าง) เพราะมีความชื้นในอากาศน้อยกว่า
 
 
 

 



 
 
       © copyright sunflowercosmos 2007-2017