นักวิทย์ฯ เห็นโปรตอนวิ่งในน้ำ: ใช้เวลา 200 ปี!
กว่าสองศตวรรษที่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าน้ำนำพาประจุบวกผ่านโปรตอน แต่พวกเขาไม่เคยเห็นมันเกิดขึ้นจริง ๆ จนกระทั่งบัดนี้
ในรายงาน Science ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 11 กันยายน นักวิจัยจาก Yale รายงานว่าพวกเขาได้คิดค้นวิธีติดตาม วัดผล และ “เห็น” การเดินทางของ โปรตอนวิ่งในน้ำ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับการทดลอง ทีมงานใช้สเปกโตรมิเตอร์มวลขนาดยาว 30 ฟุต ซึ่งเป็นเครื่องมือที่แยกองค์ประกอบต่าง ๆ ตามมวล ซึ่งต้องใช้เวลาหลายปีในการปรับแต่งและปรับปรุง อุปกรณ์นี้ช่วยให้พวกเขาสามารถเปรียบเทียบความเร็วที่โปรตอนเคลื่อนที่ผ่านโมเลกุลของน้ำที่มีประจุหกโมเลกุล
Mark Johnson ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาและนักเคมีแห่ง Yale University กล่าวใน แถลงการณ์ ว่า “เราแสดงให้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบโมเลกุลขนาดเล็ก ที่ซึ่งไม่มีที่ให้โปรตอนซ่อนตัว”
มีรายการที่น่าประหลาดใจมากมายในวิทยาศาสตร์ที่เราทราบ หรือสงสัยอย่างมาก ว่าเป็นความจริง แต่ยังไม่ได้รับการยืนยันโดยตรง หรือยังขาดคำอธิบายที่ดี
การสำรวจผู้เชี่ยวชาญ 1,000 คน แสดงให้เห็นว่านักฟิสิกส์ควอนตัมยังไม่สามารถตกลงกันได้
นั่นไม่ได้หยุดนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจากการใช้แนวคิดที่ยังไม่ได้รับการยืนยันเหล่านี้ เพื่อให้บรรลุความก้าวหน้าที่น่าทึ่ง โปรตอนในน้ำ ตัวอย่างเช่น มีบทบาทใน “ทุกสิ่ง ตั้งแต่สายตา การจัดเก็บพลังงาน ไปจนถึงเชื้อเพลิงจรวด” นักวิจัยอธิบาย
แต่โปรตอนมีขนาดเล็กมากและแสดงคุณสมบัติทางกลควอนตัม ซึ่งทำให้ยากต่อการติดตามอย่างน่าหงุดหงิด
Johnson กล่าวว่า “พวกมันไม่สุภาพพอที่จะอยู่ในที่เดียวได้นานพอที่จะให้เราสังเกตได้ง่ายๆ” “พวกเขาคิดว่าจะนำประจุผ่านกลไกการถ่ายทอดระดับอะตอม ซึ่งโปรตอนจะกระโดดจากโมเลกุลสู่โมเลกุล”
เพื่อสังเกตกระบวนการดังกล่าวในการดำเนินการ Johnson และทีมงานของเขาใช้กรด 4-aminobenzoic ซึ่งเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่สามารถรับโปรตอนพิเศษในสองตำแหน่งที่แตกต่างกัน Payten Harville นักศึกษาปริญญาเอก แห่ง Yale และผู้ร่วมเขียนนำของการศึกษา กล่าวว่า สถานที่ทั้งสองสามารถแยกแยะได้ด้วยสีของแสงที่ดูดซับ
สำหรับการทดลอง ทีมงานได้ติดโมเลกุลกรด 4-aminobenzoic เข้ากับโมเลกุลของน้ำหกโมเลกุล Harville อธิบายว่าในการตั้งค่านี้ โปรตอนสามารถ “ไปจากไซต์เชื่อมต่อหนึ่งไปยังอีกไซต์หนึ่งได้โดย [โดยสาร] รถแท็กซี่เครือข่ายน้ำ”
เมื่อโปรตอน “โดยสาร” ไปยังรถแท็กซี่ สเปกโตรมิเตอร์มวลพิเศษของทีมงานจะวิเคราะห์แต่ละปฏิกิริยา “ทำลายล้าง” สิบครั้งต่อวินาทีด้วยเลเซอร์ที่ตั้งเวลาไว้อย่างระมัดระวัง นักวิจัยอธิบาย
เพื่อให้ชัดเจน การทดลองยังไม่ได้จับขั้นตอนกลางของการเดินทางของ โปรตอนวิ่งในน้ำ อย่างไรก็ตาม มันกำหนดพารามิเตอร์ที่เข้มงวดที่สุดสำหรับกระบวนการนี้จนถึงตอนนี้ Johnson กล่าว
“เราสามารถให้พารามิเตอร์ที่จะให้เป้าหมายที่กำหนดไว้อย่างดีแก่ผู้มีทฤษฎีสำหรับการจำลองทางเคมีของพวกเขา ซึ่งมีอยู่ทั่วไปแต่ไม่เคยถูกท้าทายโดยเกณฑ์มาตรฐานเชิงทดลอง” เขากล่าวเสริม
แน่นอนว่า หากเทคโนโลยีนี้สามารถขยายออกไปนอกเหนือจากสเปกโตรมิเตอร์แบบกำหนดเองของ Yale ได้ ก็จะสามารถเพิ่มความแม่นยำของการทดลองในวิชาเคมีพื้นฐานได้ Given how it’s taken science 200 years to get to this point, taking a few more to really drive this method home should be a shorter wait.
การค้นพบครั้งนี้มีความสำคัญอย่างมากในการทำความเข้าใจกลไกการทำงานของ โปรตอนวิ่งในน้ำ และอาจนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในด้านต่าง ๆ เช่น การผลิตพลังงานและการบำบัดน้ำ
นักวิทยาศาสตร์เห็นโปรตอนวิ่งในน้ำ: ใช้เวลา 200 ปี!
ทีมวิจัยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลที่ปรับแต่งเป็นพิเศษเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของโปรตอนในน้ำ การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าโปรตอนสามารถเคลื่อนที่ผ่านโมเลกุลของน้ำได้อย่างรวดเร็ว
ความสำคัญของการค้นพบเรื่องโปรตอนวิ่งในนำ้
การค้นพบนี้มีความสำคัญอย่างมากในการทำความเข้าใจกลไกการทำงานของโปรตอนในน้ำ และอาจนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในด้านต่าง ๆ เช่น การผลิตพลังงานและการบำบัดน้ำ
โดยสรุป การค้นพบนี้เป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านเคมีและฟิสิกส์ และอาจมีผลกระทบอย่างมากต่อเทคโนโลยีในอนาคต