ใครเคยขึ้นไปบนยอดดอยอินทนนท์บ้าง?

ถ้าขึ้นไปแล้วทำอะไร  เดินเที่ยวที่อ่างกาหลวง?  ถ่ายรูปกับป้าย "สูงสุดในแดนสยาม"? 

แต่ที่แน่ๆทุกคนต้องเคยเห็นสถานีเรดาร์ของกองทัพอากาศ(แต่ห้ามถ่ายรูปนะจ๊ะ)  

ล่าสุด Landmark ใหม่บนยอดดอยอินทนนท์ ติดตั้งเสร็จเีรียบร้อย(มานานแล้ว) และได้เปิดใช้อย่างเป็นทางการเมื่อต้นปีนี้เอง นามนั้นคือ  Princess Sirindhorn Neutron Monitor (PSNM) หรือสถานีตรวจวัดนิวตรอนสิริธร   โดยตั้งภายในแนวรั้วของสถานีเรดาร์นั่นเอง  

โครงการ นี้ได้รับบริจาคตัวเครื่่องวัดจากมหาวิทยาลัยชินชู ประเทศญี่ปุ่น และความช่วยเหลือทางด้านเทคนิครวมทั้งอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ จากสถาบันวิจัยบาร์ทอล ภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์  มหาวิทยาลัยแห่งเดลาแวร์ สหรัฐอเมริกา  โครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่าง มหาวิทยาลัยมหิดล จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ดั่งเคยที่เคยเกริ่นไว้แล้วใน Entry ดวงอาทิตย์ไม่ใช่แค่แท่งแม่เหล็กยักษ์ ตอนที่ 2 

 

นิวตรอนที่ต้องการวัด มาจากไหน???  จริงๆ แล้วเราไม่ได้ต้องการทราบจำนวนนิวตรอนครับ   แต่เราต้องการทราบปริมาณ(หรือความเข้ม)ของรังสีคอสมิค(Cosmic Ray)ซึ่งอาจมีต้นกำเนิดทั้งภายในและนอกระบบสุริยะ(solar system)  ที่พุ่งเข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกต่างหาก  

แท้จริงแล้วอวกาศไม่ได้ว่างเปล่านอกจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากดาวฤกษ์  น้ำแข็ง หรือธุลีวัสดุขนาดเล็กที่ถูกทิ้งไว้โดยดาวหาง หรือกิจกรรมเชิงดาราฟิสิกส์อื่นๆ   หากแต่ยังมีอนุภาคอย่างเช่น  โปรตอน  อิเลคตรอน ไอออน หรือนิวเคลียสของธาตุ  ซึ่งทั้งหมดพุ่งไปพุ่งมาในอวกาศด้วยความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสงในสุญญากาศ   ความน่ากลัวของมันนั้นทะลวงผ่านได้แม้แต่สารพันธุกรรมอย่าง DNA 

 

รังสีคอสมิคสามารถทำลายสายโมเลกุล DNA ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งอาจเป็นปัจจับหนึ่งที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ credit:OBPR

 

อันตรายข้างต้นมีโอกาสมากขึ้นสำหรับผู้ปฏิบัติงานในอวกาศ ทั้งในสถานีอวกาศใกล้โลก หรือแม้แต่การปฏิบัติงานบนดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร ซึ่งทั้งสองล้วนมีสนามแม่เหล็กความเข้มต่ำมากหรือเกือบไม่มีเลยอีกทั้งความที่แรงโน้มถ่วงต่ำมากจนไม่อาจดึงดูดก๊าซมาห่อหุ้มผิวได้มากหรือหนาพอ  ทำให้อนุภาคพลังงานสูง(และมีประจุ) เหล่านี้ ทะลวงผ่านจนมาถึงผิวได้ง่ายๆ  

นอกจากนี้อนุภาคพลังงานสูงยังสามารถทำลายวงจรไฟฟ้าภายในดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมนำร่อง ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร ยานอวกาศ ตลอดจนทะลุลงมาสร้างกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนผิวโลกที่ส่งผลเสียต่อระบบสายส่งไฟฟ้า หรือแม้แต่โรงกำเนิดไฟฟ้าเลยทีเดียว

 

สำหรับโลกซึ่งมีทั้งสนามแม่เหล็กและชั้นบรรยากาศที่หนามากพอที่ป้องกันสิ่งมีชีวิตบนโลกจากรังสีพลังงานและความเข้มสูงเหล่านั้น 

(Based on Figure 5-10 in the "Handbook of Geophysics and the Space Environment," edited by A. S. Jursa and published by the United States Air Force, 1985

 

เมื่ออนุภาคมีประจุพุ่งผ่านเข้ามาในสนามแม่เหล็กโลก ก็จะถูกสนามแม่เหล็กโลกกักขังด้วยแรงลอเรนซ์ที่ทำให้อนุภาคมีประจุที่เคลื่อนที่เข้ามาหมุนเป็นเกลียวรอบเส้นสนามแม่เหล็กดังภาพ แล้วสะท้อนไปสะท้อนมาดังภาพด้านบน  บางส่วนอาจจะหนีออกไปได้ทางสนามแม่เหล็กด้านกลางคืนของโลกที่เรียกว่า magnetotail  (ละไว้ก่อนจะกล่าวถึงหากมีโอกาส)

เกราะกันรังสีคอสมิคอีกประการคือ  ชั้นบรรยากาศโลกนั่นเอง  

ชั้นบรรยากาศโลกก็คือโมเลกุลก๊าซเช่น ไนโตรเจน(มากที่สุด) ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ โอโซน เป็นต้น ซึ่งถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดเอาไว้ที่ผิว (ดังนั้นดาวที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำจึงแทบไม่มีชั้นบรรยากาศเพราะมันดึงดูดก๊าซเอาไว้ไม่ได้  ก๊าซลอยออกไปในอวกาศเกือบหมด) 

ที่นี้คุณเคยขว้างลูกหินเข้าไปในบ่อทรายหรือโคลนไหม  ถ้าขว้างไม่แรงลูกหินก็ลงไปไม่ลึก  แต่ถ้าขว้างแรงลูกหินจะลงไปลึก   ในทำนองเดียวกันอนุภาคพลังงานสูงมากพอที่ผ่านด่านสนามแม่เหล็กโลกเข้ามาลึกๆ ได้บ้า     แต่คราวนี้รังสีคอสมิคไม่ใช่ก้อนหิน เมื่ออนุภาคเหล่านี้ชนเข้ากับโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศโลก จะผลิตอนุภาคอีกหลายชนิดออกมา โดย "นิวตรอน" ก็เป็นหนึ่งในจำนวนนั้น

 

 รังสีคอสมิคที่ชนกับโมเลกุในชั้นบรรยากาศโลก จะผลิตอนุภาคผลิตภัณฑ์ออกมาหลายชนิด(อนุภาคทุติยภูมิ)  หนึ่งในนั้นคือนิวตรอน  (ใครนึกภาพไม่ออกก็ลองนึกภาพลูกขาวบนโต๊ะสนุกเกอร์พุ่งชนลูกแดงให้แตกกระจายในช๊อตเปิดเฟรม)

 อนุภาคที่เกิดขึ้นจากการชนอาจจะชนกับโมเลกุลไนโตรเจนหรือออกซิเจนในชั้นบรรยากาศต่อไปเกิดเป็นอนุภาคตติยภูมิ   และยิ่งเข้ามาลึกเท่าไหร่ ก็ยิ่งลดจำนวนลงมากเท่านั้น    ดังนั้นการตรวจวัดอนุภาคเหล่านี้ยิ่งตั้งในที่สูงจากระดับน้ำทะเลมากๆ ก็ยิ่งดี

สำหรับประเทศไทยสถานที่สูงที่เหมาะสมก็คือบนยอดดอยอินทนนท์นั่นเอง และนอกจากนี้ประเทศไทยยังอยู่ในเขตใกล้ศูนย์สูตรสนามแม่เหล็กโลก  อนุภาคที่จะทะลุผ่านสนามแม่เหล็กเข้ามายังน่านฟ้าแถบเอเชียตะวันออกเฉียงใต้นี้ จะต้องเป็นอนุภาคที่มีโมเมนตัมมากกว่า 17  GigaVoltต่ออัตราเร็วแสง  ซึ่งจัดเป็นรังสีคอสมิคพลังงานสูงมาก 

 contour แสดง โมเมตัมต่อความเร็วแสง (GV/c) ของอนุภาคมีประจุที่จะพุ่งผ่านเข้ามาในพื้นที่่ต่างๆ บนโลก credit:http://www.cosmicrays.org/muon-cutoff-rigidity.php

 

บริเวณประเทศไทยจึงเป็นพื้นที่พิเศษที่ค่อนข้างปลอดภัยจากอนุภาคพลังงานสูงในอวกาศ แต่ก็ยังเป็นจุดที่เหมาะสำหรับสังเกตการณ์หรือตรวจวัดอนุภาคพลังงานสูงด้วย  แต่อย่าพึ่งดีใจไป ถึงแม้บนผิวจะปลอดภัย แต่สิ่งที่มีความเสี่ยงอย่างพวกดาวเทียมสื่อสาร ล้วนอยู่ในจุดที่สนามแม่เหล็กโลกคุ้มครองได้ไม่หมด  ดังนั้นการศึกษาหาความรู้เกี่ยวกับอนุภาคพวกนี้จึงมีความจำเป็นต่อมนุษย์ชาติทั้งโลก (เน้นครับว่าความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์อย่างเราหานั้น ก็เพื่อคนทั้งโลก ไม่ใช่ความรู้แบบที่จะเอาไปทำผลิตภัณฑ์ขายของหาเงิน  ซึ่งความรู้พวกนี้สุดท้ายก็ใช้ป้องกันระบบเศรษฐกิจของทั้งโลกอยู่ดี   แค่พายุสุริยะมาแล้วทำให้ไฟดับในแถบอเมริกาเหนือหรือยุโรป ตลาดหุ้นตลาดทุน อินเ