เฟอร์เร็ตน้อย “เฟลิเซีย” ขณะอยู่ในท่อสุญญากาศของเครื่องเร่งอนุภาค
เมื่อราวครึ่งศตวรรษก่อน เหล่านักฟิสิกส์ประจำห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคแห่งชาติสหรัฐฯ (NAL) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ “เฟอร์มีแล็บ” (Fermilab) อันโด่งดังในปัจจุบัน ต่างไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่าพวกตนจะได้มีสัตว์เลี้ยงแสนรักในที่ทำงาน ซึ่งก็ไม่ใช่ทั้งสุนัขหรือแมว แต่เป็นสัตว์ขนนุ่มนิ่มตระกูลเพียงพอนที่เรียกว่า “เฟอร์เร็ต” (ferret)
สาเหตุที่บรรดานักฟิสิกส์อนุภาค ต้องเปลี่ยนอาชีพมาเป็นนักชีววิทยาผู้เชี่ยวชาญพฤติกรรมสัตว์กันชั่วคราว นั่นก็เพราะเครื่องเร่งอนุภาค “วงแหวนหลัก” หรือ Main Ring ที่เพิ่งก่อสร้างเสร็จเรียบร้อยในปี 1971 ประสบปัญหาทางเทคนิคบางประการซ้ำแล้วซ้ำเล่า จนยังไม่อาจจะเปิดใช้งานได้ตามกำหนด
Main Ring ถือเป็นเครื่องเร่งอนุภาครุ่นแรก ๆ ของสหรัฐฯ ประกอบด้วยแม่เหล็กทรงพลัง 1,014 ชิ้น และท่อสุญญากาศที่เชื่อมต่อกันเป็นวงกลมขนาดใหญ่ ซึ่งเส้นรอบวงมีความยาวทั้งสิ้น 6.4 กิโลเมตร
อุปกรณ์ชิ้นนี้มีมูลค่ามหาศาลถึง 250 ล้านดอลลาร์ สามารถเร่งอนุภาคโปรตอนให้มีพลังงานสูงขึ้นถึงระดับ 200,000 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ นับเป็นความหวังของบรรดานักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ที่จะได้ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวทำการทดลองใหม่ ๆ อันน่าตื่นเต้น
อย่างไรก็ตาม ในเดือนเมษายนของปี 1971 หลังติดตั้งแม่เหล็กชิ้นสุดท้ายเรียบร้อยได้เพียง 6 วัน เหตุไฟฟ้าลัดวงจรทำให้แม่เหล็กที่มีน้ำหนักถึงชิ้นละ 12.5 ตัน หลุดร่วงลงมา 2 ชิ้นด้วยกัน ซึ่งถือเป็นเรื่องใหญ่มากทีเดียว เพราะหลังจากนั้นเหตุการณ์แบบเดียวกันได้เกิดขึ้นอีกหลายครั้ง จนทีมวิศวกรต้องเปลี่ยนแม่เหล็กใหม่ไปทั้งหมด 350 ชิ้น
ในที่สุดทีมวิศวกรก็ได้ตรวจพบสาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจรดังกล่าว โดยชี้ว่ามาจากเศษโลหะชิ้นเล็ก ๆ ที่ติดค้างอยู่ภายในท่อสุญญากาศของเครื่องเร่งอนุภาคนั่นเอง แต่ท่อนี้เล็กมากโดยมีความกว้างพอกับลูกเทนนิสลูกหนึ่งเท่านั้น ทำให้เหล่านักฟิสิกส์ต้องมาช่วยกันระดมสมอง ว่าจะทำอย่างไรถึงจะนำเอาเศษโลหะตัวปัญหานั้นออกมาได้
ดร. ริวจิ ยามาดะ หนึ่งในทีมนักฟิสิกส์ของ NAL เสนอว่า ให้ใช้วิธีดึงลากแม่เหล็กไปตามแนวท่อ เพื่อที่จะดูดเอาเศษโลหะชิ้นเล็ก ๆ ออกมาให้หมด แต่ก็ยังคงมีปัญหาว่าจะใช้อะไรเป็นตัวลากจูงแม่เหล็กที่ดูดโลหะ หรือจะต้องถึงขั้นสร้างหุ่นยนต์จิ๋วขึ้นมาเพื่อรับหน้าที่นี้โดยเฉพาะ ?
ดร. โรเบิร์ต เชลดอน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเสนอทางออกที่ค่อนข้างแหวกแนวว่า ในมณฑลยอร์กเชียร์บ้านเกิดของเขา นายพรานจะใช้ตัวเฟอร์เร็ตที่มีนิสัยชอบมุดรูและท่อ เข้าไปไล่กระต่ายออกมาจากโพรงใต้ดิน ทำให้น่าคิดว่าพฤติกรรมของสัตว์ที่เป็นญาติใกล้ชิดกับเพียงพอนชนิดนี้ อาจจะมีประโยชน์ต่อการแก้ปัญหาของเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ด้วยเช่นกัน ทั้งยังเป็นวิธีการที่ประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เฟอร์เร็ตน้อย “เฟลิเซีย” รับหน้าที่ทำความสะอาดภายในเครื่องเร่งอนุภาค
หลังจากที่ทุกคนแสดงความเห็นชอบกับวิธีการดังกล่าว วอลลี เพลซาร์สกี วิศวกรผู้ออกแบบเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ได้ติดต่อไปยังฟาร์มผลิตขนสัตว์แห่งหนึ่งในรัฐมินนิโซตา เพื่อขอซื้อเฟอร์เร็ตตัวเล็กที่สุดที่ทางฟาร์มมีอยู่ ทำให้ได้ “เฟลิเซีย” ซึ่งเป็นเฟอร์เร็ตพันธุ์จิ๋วที่มีลำตัวยาว 38 เซนติเมตร ในสนนราคาเพียง 35 ดอลลาร์ หรือราว 1,200 บาทเท่านั้น
มีการฝึกให้เฟลิเซียวิ่งในอุโมงค์มืด โดยต้องสวมผ้าอ้อมให้มันเพื่อป้องกันมูลที่ขับถ่ายออกมาร่วงหล่น รวมทั้งสวมเสื้อสายจูงที่ผูกโยงกับเชือกยาวซึ่งลากแม่เหล็กไปตามแนวท่อด้วย
เฟลิเซียจะวิ่งเป็นระยะทางสั้น ๆ ครั้งละ 90 เมตร เพื่อขจัดเศษโลหะออกจากท่อของเครื่องเร่งอนุภาคแต่ละช่วง โดยจะได้รับรางวัลเป็นเนื้อไก่, ตับ, หัวปลา, หรือแฮมเบอร์เกอร์ หลังทำงานเสร็จและโผล่หัวออกมาจากท่อทุกครั้ง
จากนั้นวิศวกรที่อยู่ด้านปลายของอุโมงค์ จะผูกผ้าชุบน้ำยาทำความสะอาดเข้ากับปลายเชือกที่มันลากมา เพื่อให้คนที่อยู่อีกฝั่งดึงกลับไป ซึ่งเป็นการทำความสะอาดฝุ่นละอองที่อาจร่วงหล่นจากตัวเฟลิเซียอีกรอบหนึ่ง
เฟลิเซียกับวอลลี เพลซาร์สกี ผู้ออกแบบเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ขณะปฏิบัติงาน
วิธีการข้างต้นได้ผลดีอย่างยิ่ง จนทีมงานสามารถกวาดเศษโลหะออกมาได้อย่างหมดจด แต่ทว่าเศษโลหะไม่ใช่สาเหตุเดียวที่ทำให้ Main Ring ยังไม่อาจจะเริ่มเดินเครื่องได้ จึงต้องมีการตามแก้ปัญหาทางเทคนิคในประเด็นอื่น ๆ กันต่อไป ซึ่งในระยะยาวเฟลิเซียตัวน้อยอาจแบกรับงานบำรุงรักษาเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่มหึมานี้ไม่ไหว
ทีมวิศวกรจึงได้คิดค้นวิธีทำความสะอาดท่อสุญญากาศแบบใหม่ โดยใช้แผ่นดิสก์ที่ทำจากฟิล์มโพลีเอสเทอร์ผูกติดกับสายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่น แล้วใช้เครื่องอัดอากาศแรงดันสูงผลักให้แผ่นดิสก์เคลื่อนไปตามแนวท่อ เพื่อกวาดสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆ ออกมาแทน
หลังจากวิ่งมุดท่อของเครื่องเร่งอนุภาคไปหลายสิบรอบ เฟลิเซียได้วางมือจากงานหนักดังกล่าวในที่สุด โดยทีมนักฟิสิกส์ของ NAL ยังคงเลี้ยงดูมันต่อไป แต่น่าเสียดายที่มันอายุสั้นและด่วนจากไปด้วยเหตุฝีในลำไส้แตกในปีถัดมา
https://www.bbc.com/thai/articles/cn02146j2lno
อเมกาเหนือชั้นอีกแล้ว เอาสัตว์ใส่ลงไปในเครื่อง เร่งอนุภาค
เมื่อราวครึ่งศตวรรษก่อน เหล่านักฟิสิกส์ประจำห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอนุภาคแห่งชาติสหรัฐฯ (NAL) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ “เฟอร์มีแล็บ” (Fermilab) อันโด่งดังในปัจจุบัน ต่างไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่าพวกตนจะได้มีสัตว์เลี้ยงแสนรักในที่ทำงาน ซึ่งก็ไม่ใช่ทั้งสุนัขหรือแมว แต่เป็นสัตว์ขนนุ่มนิ่มตระกูลเพียงพอนที่เรียกว่า “เฟอร์เร็ต” (ferret)
สาเหตุที่บรรดานักฟิสิกส์อนุภาค ต้องเปลี่ยนอาชีพมาเป็นนักชีววิทยาผู้เชี่ยวชาญพฤติกรรมสัตว์กันชั่วคราว นั่นก็เพราะเครื่องเร่งอนุภาค “วงแหวนหลัก” หรือ Main Ring ที่เพิ่งก่อสร้างเสร็จเรียบร้อยในปี 1971 ประสบปัญหาทางเทคนิคบางประการซ้ำแล้วซ้ำเล่า จนยังไม่อาจจะเปิดใช้งานได้ตามกำหนด
Main Ring ถือเป็นเครื่องเร่งอนุภาครุ่นแรก ๆ ของสหรัฐฯ ประกอบด้วยแม่เหล็กทรงพลัง 1,014 ชิ้น และท่อสุญญากาศที่เชื่อมต่อกันเป็นวงกลมขนาดใหญ่ ซึ่งเส้นรอบวงมีความยาวทั้งสิ้น 6.4 กิโลเมตร
อุปกรณ์ชิ้นนี้มีมูลค่ามหาศาลถึง 250 ล้านดอลลาร์ สามารถเร่งอนุภาคโปรตอนให้มีพลังงานสูงขึ้นถึงระดับ 200,000 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ นับเป็นความหวังของบรรดานักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ที่จะได้ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวทำการทดลองใหม่ ๆ อันน่าตื่นเต้น
อย่างไรก็ตาม ในเดือนเมษายนของปี 1971 หลังติดตั้งแม่เหล็กชิ้นสุดท้ายเรียบร้อยได้เพียง 6 วัน เหตุไฟฟ้าลัดวงจรทำให้แม่เหล็กที่มีน้ำหนักถึงชิ้นละ 12.5 ตัน หลุดร่วงลงมา 2 ชิ้นด้วยกัน ซึ่งถือเป็นเรื่องใหญ่มากทีเดียว เพราะหลังจากนั้นเหตุการณ์แบบเดียวกันได้เกิดขึ้นอีกหลายครั้ง จนทีมวิศวกรต้องเปลี่ยนแม่เหล็กใหม่ไปทั้งหมด 350 ชิ้น
ในที่สุดทีมวิศวกรก็ได้ตรวจพบสาเหตุของไฟฟ้าลัดวงจรดังกล่าว โดยชี้ว่ามาจากเศษโลหะชิ้นเล็ก ๆ ที่ติดค้างอยู่ภายในท่อสุญญากาศของเครื่องเร่งอนุภาคนั่นเอง แต่ท่อนี้เล็กมากโดยมีความกว้างพอกับลูกเทนนิสลูกหนึ่งเท่านั้น ทำให้เหล่านักฟิสิกส์ต้องมาช่วยกันระดมสมอง ว่าจะทำอย่างไรถึงจะนำเอาเศษโลหะตัวปัญหานั้นออกมาได้
ดร. ริวจิ ยามาดะ หนึ่งในทีมนักฟิสิกส์ของ NAL เสนอว่า ให้ใช้วิธีดึงลากแม่เหล็กไปตามแนวท่อ เพื่อที่จะดูดเอาเศษโลหะชิ้นเล็ก ๆ ออกมาให้หมด แต่ก็ยังคงมีปัญหาว่าจะใช้อะไรเป็นตัวลากจูงแม่เหล็กที่ดูดโลหะ หรือจะต้องถึงขั้นสร้างหุ่นยนต์จิ๋วขึ้นมาเพื่อรับหน้าที่นี้โดยเฉพาะ ?
ดร. โรเบิร์ต เชลดอน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเสนอทางออกที่ค่อนข้างแหวกแนวว่า ในมณฑลยอร์กเชียร์บ้านเกิดของเขา นายพรานจะใช้ตัวเฟอร์เร็ตที่มีนิสัยชอบมุดรูและท่อ เข้าไปไล่กระต่ายออกมาจากโพรงใต้ดิน ทำให้น่าคิดว่าพฤติกรรมของสัตว์ที่เป็นญาติใกล้ชิดกับเพียงพอนชนิดนี้ อาจจะมีประโยชน์ต่อการแก้ปัญหาของเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ด้วยเช่นกัน ทั้งยังเป็นวิธีการที่ประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เฟอร์เร็ตน้อย “เฟลิเซีย” รับหน้าที่ทำความสะอาดภายในเครื่องเร่งอนุภาค
หลังจากที่ทุกคนแสดงความเห็นชอบกับวิธีการดังกล่าว วอลลี เพลซาร์สกี วิศวกรผู้ออกแบบเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ได้ติดต่อไปยังฟาร์มผลิตขนสัตว์แห่งหนึ่งในรัฐมินนิโซตา เพื่อขอซื้อเฟอร์เร็ตตัวเล็กที่สุดที่ทางฟาร์มมีอยู่ ทำให้ได้ “เฟลิเซีย” ซึ่งเป็นเฟอร์เร็ตพันธุ์จิ๋วที่มีลำตัวยาว 38 เซนติเมตร ในสนนราคาเพียง 35 ดอลลาร์ หรือราว 1,200 บาทเท่านั้น
มีการฝึกให้เฟลิเซียวิ่งในอุโมงค์มืด โดยต้องสวมผ้าอ้อมให้มันเพื่อป้องกันมูลที่ขับถ่ายออกมาร่วงหล่น รวมทั้งสวมเสื้อสายจูงที่ผูกโยงกับเชือกยาวซึ่งลากแม่เหล็กไปตามแนวท่อด้วย
เฟลิเซียจะวิ่งเป็นระยะทางสั้น ๆ ครั้งละ 90 เมตร เพื่อขจัดเศษโลหะออกจากท่อของเครื่องเร่งอนุภาคแต่ละช่วง โดยจะได้รับรางวัลเป็นเนื้อไก่, ตับ, หัวปลา, หรือแฮมเบอร์เกอร์ หลังทำงานเสร็จและโผล่หัวออกมาจากท่อทุกครั้ง
จากนั้นวิศวกรที่อยู่ด้านปลายของอุโมงค์ จะผูกผ้าชุบน้ำยาทำความสะอาดเข้ากับปลายเชือกที่มันลากมา เพื่อให้คนที่อยู่อีกฝั่งดึงกลับไป ซึ่งเป็นการทำความสะอาดฝุ่นละอองที่อาจร่วงหล่นจากตัวเฟลิเซียอีกรอบหนึ่ง
เฟลิเซียกับวอลลี เพลซาร์สกี ผู้ออกแบบเครื่องเร่งอนุภาค Main Ring ขณะปฏิบัติงาน
วิธีการข้างต้นได้ผลดีอย่างยิ่ง จนทีมงานสามารถกวาดเศษโลหะออกมาได้อย่างหมดจด แต่ทว่าเศษโลหะไม่ใช่สาเหตุเดียวที่ทำให้ Main Ring ยังไม่อาจจะเริ่มเดินเครื่องได้ จึงต้องมีการตามแก้ปัญหาทางเทคนิคในประเด็นอื่น ๆ กันต่อไป ซึ่งในระยะยาวเฟลิเซียตัวน้อยอาจแบกรับงานบำรุงรักษาเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่มหึมานี้ไม่ไหว
ทีมวิศวกรจึงได้คิดค้นวิธีทำความสะอาดท่อสุญญากาศแบบใหม่ โดยใช้แผ่นดิสก์ที่ทำจากฟิล์มโพลีเอสเทอร์ผูกติดกับสายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่น แล้วใช้เครื่องอัดอากาศแรงดันสูงผลักให้แผ่นดิสก์เคลื่อนไปตามแนวท่อ เพื่อกวาดสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆ ออกมาแทน
หลังจากวิ่งมุดท่อของเครื่องเร่งอนุภาคไปหลายสิบรอบ เฟลิเซียได้วางมือจากงานหนักดังกล่าวในที่สุด โดยทีมนักฟิสิกส์ของ NAL ยังคงเลี้ยงดูมันต่อไป แต่น่าเสียดายที่มันอายุสั้นและด่วนจากไปด้วยเหตุฝีในลำไส้แตกในปีถัดมา
https://www.bbc.com/thai/articles/cn02146j2lno