อะไรเอ่ย... เล็กที่สุดในโลก?
อะไรเอ่ยเล็กที่สุดในโลก? ไม่อยากบอกว่าผู้เขียนเองก็ไม่รู้เหมือนกัน เมื่อประมาณ
200-300 ปี ที่แล้ว มีนักวิทยาศาสตร์ บอกว่า ธาตุ เป็น สสาร ที่ไม่สามารถถูกแบ่งแยกต่อไปได้อีกแล้ว
แต่ธาตุก็ยัง ประกอบด้วย อนุภาคพื้นฐานที่ไม่มีใครรู้
มันเป็นที่ยอมรับกันว่า สสารในโลกประกอบด้วย สิ่งพื้นฐาน (fundamental
building blocks) ในธรรมชาติ และ ไอ้เจ้าสิ่งพื้นฐานนี้ ก็เป็นอะไรที่ดูง่ายๆ
ไม่มีโครงสร้าง และก็ ไม่สามารถถูกแบ่งแยกต่อไปได้อีก เหมือนกับ ตึกที่มีรูปร่างแตกต่างกันมากมาย
ก็สร้างขึ้นมาจาก อิฐก้อนสี่เหลี่ยม ดูธรรมดาๆ นี่เอง
 ในฉบับที่แล้ว ผู้เขียนก็ได้กล่าวถึง
สิ่งพื้นฐาน ที่ในอดีต มนุษย์เชื่อว่า โลกเราสร้างขึ้นมาจาก ดิน น้ำ ลม
ไฟ
คำถาม: ใครเป็นคนแรกที่คิดว่า ทุกสิ่งทุกอย่างบนโลก ประกอบขึ้นมาจาก
ดิน น้ำ ลม ไฟ ? [เฉลย]
 เมื่อ ต้น ค.ศ. 1790 นักเคมีชาวอังกฤษ
ชื่อ จอห์น ดาลตัน (John Dalton) ก็ได้ค้นพบว่า ธาตุต่างๆ นั้น ประกอบด้วย
อนุภาคเล็กๆ มากมาย และ เขาก็เรียกไอ้เจ้าอนุภาคเล็กๆ นี้ว่า อะตอม (atom)
ความจริงแล้ว ความคิดเกี่ยวกับ เรื่องอะตอมนั้น เกิดขึ้นมาตั้งแต่สมัย
300-400 ปี ก่อนสมัยคริสตกาล โดย นักปรัชญาชาวกรีก ชื่อว่า เดโมคริตัส
(Democritus) แต่ด้วยความขาดแคลนเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัย กว่าความคิดนี้จะได้รับการยอมรับ
ก็ต้องผ่านการทดสอบ จากการทดลองมาอย่างโชกโชน นักวิทยาศาสตร์อย่างพวกเราไม่ยอมเชื่ออะไรง่ายๆ
อยู่แล้ว จริงมั้ย และเมื่อไม่นานมานี้ เราก็สามารถเห็นภาพของอะตอม กันได้
โดยใช้ กล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูงมาก อะตอมนั้นมีขนาดเล็กมาก คิดดูละกัน
เหรียญสลึง มีขนาดใหญ่กว่า อะตอมถึง กว่า ร้อยล้านเท่าแหนะ ว่าแล้วมาลองทายกันดูมั้ย
ว่า ทอง 1 บาท มีกี่อะตอม เดากันไปพลางๆ ก่อนละกัน เดี๋ยวจะเฉลยตอนจบ
คำถาม: คำว่าอะตอมนั้นถูกใช้กันอย่างผิดความหมาย รู้มั้ยว่าทำไม
? [เฉลย]
ในปี ค.ศ. 1869 ดีมิทริ เมนเดลีพ (Dmitri Ivanovich Mendeleev) นักเคมีชาวรัสเซีย
แสดงให้เห็นว่า เราสามารถ แบ่งจำแนก อะตอมของธาตุ เป็นหมวดหมู่ ตามคุณสมบัติทางเคมีได้
และนี่ก็เป็นต้นกำเนิดของตารางธาตุ ที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้
ถึงตอนนี้ก็คงเริ่มสงสัยกันแล้วสิว่า ทำไมอะตอมของธาตุแต่ละชนิดนั้น จึงมีคุณสมบัติแตกต่างกันได้
 เมื่อประมาณ ทศวรรษที่สอง
ของ ศตวรรษที่ ยี่สิบ (หรือ เรียกง่ายๆ ว่า ประมาณ ปี ค.ศ. 1920) นักวิทยาศาสตร์
ชาวนิวซีแลนด์ ชื่อ เออร์เนสท์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ก็ได้ค้นพบว่า
ภายในอะตอมนั้นประกอบไปด้วย อนุภาค ที่มีประจุ บวก และ ลบ ต่อจากนั้น นีลส์
บอร์ห (Niels Bohr) ก็ได้เสนอ แบบจำลองของอะตอม โดย อะตอมนั้น มิใช่แค่เพียงก้อนกลมๆ
แต่มีโครงสร้างภายใน อันประกอบไปด้วย นิวเคลียส (nucleus) ซึ่งมีประจุบวก
อยู่ที่ศูนย์กลาง และ อิเล็กตรอน (electron) ซึ่งมีประจุลบ โคจรอยู่รอบๆ
ในลักษณะ คล้ายๆ กับระบบสุริยะจักรวาลของเราเองนี่แหละ ที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง
และ ดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรอยู่รอบๆ
 แล้วไอ้เจ้านิวเคลียสเนี่ยะ
ยังประกอบไปด้วย โปรตอน (proton) ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และ นิวตรอน (neutron)
ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง เออ คราวนี้รู้มั้ยว่า ทำไมนิวเคลียส จึงมีประจุบวก
?
ความแตกต่างของธาตุนั้น เกิดมาจาก จำนวนโปรตอน ในนิวเคลียส ตัวอย่างเช่น
แพลทตินัม (platInum) นั้นมี 78 โปรตอน ถ้าเราหยิบโปรตอนใส่เข้าไปอีกหนึ่งอัน
เป็น 79 โปรตอน เราก็จะได้ ทองคำ (gold)
แล้วคิดว่า เจ้านิวตรอน กับ โปรตอน จะประกอบไปด้วย อะไรอีกละเนี่ยะ ?
 เมื่อไม่นานมานี้ นักฟิสิกส์ ชื่อ เมอร์รี่
แกลแมน (Murry Gell-Mann) ก็ได้ค้นพบว่า โปรตอน และ นิวตรอน นั้น ก็ประกอบขึ้นมาจาก
อนุภาค ที่มีขนาดเล็กเข้าไปอีก อนุภาคพวกนี้ เรียกว่า ควาค (quark) ก็ไม่รู้ว่าต่อไปในภายภาคหน้า
นั้น นักวิทยาศาสตร์จะค้นพบอะไรที่เล็กไปกว่านี้อีกละเปล่าสิ
และนี่ก็คือ ภาพแบบจำลองของอะตอม ในปัจจุบันนี้
แล้วที่ว่าอะตอมมีขนาดเล็ก แล้วมันเล็กแค่ไหนกันเชียว ? แล้ว อิเล็กตรอน
โปรตอน นิวตรอน เล็กกว่าอะตอมซักแค่ไหน ? แล้ว ควาค อีกหละ จะเล็กซัก แค่ไหน
?
อะตอมที่ใหญ่ที่สุดนั้น มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงแค่ 0.0000005 มิลลิเมตร
จำคำถามที่ผู้เขียนถามไป ตอนต้นได้หรือไม่ ว่า ทองคำ 1 บาท นั้น มีกี่อะตอม
พอจะเดากัน ได้หรือยัง ก็ไม่มาก ไม่มาย อะไรหรอก แค่ ประมาณ 46,000,000,000,000,000,000,000
อะตอม เท่านั้นเอง (นับเลขศูนย์กันไหวมั้ยนี่?)
และถ้าสมมุติว่า อิเล็กตรอน และ ควาค นั้นมีขนาดเล็กกว่า เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผม
(ผมเส้นเล็ก เส้นใหญ่ ผมแห้ง ผมมัน ผมแบบไหนก็ได้ ไม่เกี่ยง) ขนาดของอะตอมทั้งอะตอมนั้นก็จะใหญ่กว่า
ความยาว 30 เท่า ของสนามฟุตบอล ซะอีก!
แล้วอะไรละที่เล็กที่สุดในโลก? จะมีจุดนั้นมั้ยเนี่ยะ?
|
