สำนักราชบัณฑิตยสภา

สุทั ศน์ ยกส้าน วารสารราชบัณฑิตยสถาน ปีที่ ๓๗ ฉบับที่ ๑ ม.ค.-มี.ค. ๒๕๕๕ 165 นับตั้งแต่ที่มีการพบตัวน� ำยวดยิ่งในปรอท จนอีก ๗๕ ปีต่อมา นักฟิสิกส์ได้พบปรากฏการณ์สภาพ น� ำยวดยิ่งในโลหะอื่น ๆ และในสารประกอบอีกมากมาย แต่ไม่มีใครเคยคิด ฉนวนจะเป็นตัวน� ำยวดยิ่งได้ที่ อุณหภูมิสูง ๓๐ เคลวิน ครั้นเมื่อนักวิจัยชาวฝรั่งเศสได้พบว่าสารประกอบออกไซด์ของแบเรียม แลนทานัม และทองแดงน� ำไฟฟ้าได้เหมือนโลหะ จึงเป็นเรื่องแปลกที่ท� ำให้ Bednorz กับ Müller สนใจใคร่ศึกษา พฤติกรรมของสารประกอบออกไซด์นี้ที่อุณหภูมิต�่ ำบ้าง และได้ตกตะลึงเมื่อพบว่า คือ ตัวน� ำยวดยิ่งอุณหภูมิ สูงชนิดแรกของโลก ที่มีโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยระนาบของทองแดงและออกซิเจน โดยมีอะตอมของ แบเรียมและแลนทานัมแทรกอยู่ระหว่างระนาบ หลังจากนั้นไม่นาน P. Chu ก็ได้พบตัวน� ำยวดยิ่งอีกชนิดหนึ่ง คือ ทิเทรียม แบเรียมคอปเพอร์ ออกไซด์ (yttrium barium copper oxide) หรือที่เรียกสั้น ๆ ว่า YBCO (อ่านว่า ibb-ko ) ที่อุณหภูมิ 93 เคลวิน การวิจัยสภาพน� ำยวดยิ่งอุณหภูมิสูงจึงเกิดขึ้นตั้งแต่นั้นมา ปัจจุบันสถิติอุณหภูมิวิกฤตสูงสุดเป็นของสารประกอบปรอท (mercury) แบเรียม แคลเซียม (calcium) ทองแดง และออกซิเจน ที่อุณหภูมิ ๑๓๕ เคลวิน ซึ่งอาจท� ำให้สูงถึง ๑๕๐ เคลวิน ได้เมื่อเพิ่ม ความดัน ตลอดเวลา ๒๕ ปีที่ผ่านมานี้ นักฟิสิกส์ได้พบตัวน� ำยวดยิ่งอีกหลายประเภทที่แตกต่างจากตัวน� ำ ยวดยิ่งอุณหภูมิต�่ ำ ซึ่งเป็นตัวน� ำยวดยิ่งยุคเก่าอย่างสิ้นเชิง เช่น ประเภท heavy-fermion superconductor, organic superconductor, iron-based superconductor ซึ่งมีโครงสร้างและองค์ประกอบที่แตกต่าง จากโลหะและออกไซด์ที่รู้จักกันดี ดังนั้น การสร้างทฤษฎีที่สามารถอธิบายพฤติกรรมของตัวน� ำยวดยิ่ง เหล่านี้จึงยังท� ำไม่ได้ แม้กระทั่งถึงวันนี้ แต่นักฟิสิกส์ก็ได้พบชัดแล้วว่า ในตัวน� ำยวดยิ่งทุกชนิดจะมีคู่คูเปอร์ เสมอ แม้จะไม่ทราบชัดว่าอิเล็กตรอนในคู่คูเปอร์จับคู่กันด้วยกลไกใด ดังนั้น ปัญหาในอนาคตก็คือ นักฟิสิกส์ทฤษฎีจะต้องสร้างทฤษฎีขึ้นมาเพื่ออธิบายสมบัติและที่มา ของปรากฏการณ์สภาพน� ำยวดยิ่งในตัวน� ำยวดยิ่งที่ไม่ธรรมดาเหล่านี้ให้ได้หมดทุกประเด็น ปัจจุบันตัวน� ำยวดยิ่งไม่เพียงแต่จะน่าสนใจในเชิงวิชาการบริสุทธิ์เท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์มหาศาล ด้วย เช่น สามารถน� ำไปใช้ในทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ได้ด้วย จึงเป็นไปได้ว่า เทคโนโลยี ตัวน� ำยวดยิ่งในอนาคตจะเพิ่มบทบาทและความส� ำคัญมากยิ่งขึ้นไปอีก ทางด้านการประยุกต์ตัวน� ำยวดยิ่งในการวิเคราะห์โรคนั้น Onnes เป็นบุคคลแรกที่ตระหนักว่า คุณประโยชน์หนึ่งของตัวน� ำยวดยิ่ง คือ ใช้ท� ำแม่เหล็กที่สามารถให้สนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้ เพราะ ลวดตัวน� ำธรรมดาที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะร้อน แต่ในการสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูงนั้น เรา