สำนักราชบัณฑิตยสภา

หนึ่ งศตวรรษแห่งการพบสภาพน� ำยวดยิ่ ง The Journal of the Royal Institute of Thailand Vol. 37 No. 1 Jan.-Mar. 2012 166 จ� ำต้องใช้กระแสไฟฟ้าค่าสูง ดังนั้น ลวดธรรมดาจะร้อนมากและจะหลอมเหลว แต่ถ้าเราใช้ลวดที่ท� ำด้วย ตัวน� ำยวดยิ่ง กระแสไฟฟ้าที่ไหลในลวดไม่ว่าจะมากเพียงใดลวดก็ไม่ร้อน ดังนั้น สนามแม่เหล็กที่มีความ เข้มสูงจึงสามารถเกิดขึ้นได้ถ้าใช้ลวดตัวน� ำยวดยิ่งในการท� ำแม่เหล็ก ผลที่ตามมา คือ เทคโนโลยี magnetic resonance imaging (MRI) จะสามารถท� ำให้แพทย์เห็นอวัยวะที่เป็นเนื้อเยื่อในร่างกายได้โดยไม่ต้องผ่าตัด ผู้ป่วย MRI จึงมีประโยชน์ในการตรวจหามะเร็ง ดูความผิดปรกติของกล้ามเนื้อ ข้อต่อ หัวใจ หลอดเลือด ฯลฯ เพราะภาพของ MRI จะแสดงปริมาณน�้ ำที่มีในเนื้อเยื่อ ถ้าเนื้อเยื่อนั้นเป็นโรค ปริมาณน�้ ำของเนื้อเยื่อ นั้นก็จะแตกต่างจากเนื้อเยื่อปรกติ ทุกคนทราบดีว่า โมเลกุลของน�้ ำประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจน แต่ในเครื่อง MRI ที่ ใช้ตรวจภายในร่างกาย แพทย์จะตรวจสอบเฉพาะอะตอมของไฮโดรเจน เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก นิวเคลียส ของไฮโดรเจนจะหมุนส่ายคล้ายลูกข่างด้วยความถี่ค่าหนึ่ง แต่ถ้ามีสนามแม่เหล็กอีกสนามหนึ่งมากระท� ำ ในแนวตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กเดิม และสนามนี้มีความถี่เท่ากับความถี่ในการหมุนส่ายของนิวเคลียส นิวเคลียสก็จะรับพลังงานจากสนามแม่เหล็กสนามที่ ๒ เข้าไป แล้วกลับทิศหมุนทันที จ� ำนวนนิวเคลียสที่ กลับทิศการหมุนจะบอกให้แพทย์รู้ว่า มะเร็งในร่างกายอยู่ที่ใด และมีปริมาณมากหรือน้อยเพียงใด ตามปรกติการท� ำงานของเครื่อง MRI ต้องใช้สนามแม่เหล็กที่มีความเข้มตั้งแต่ ๑-๓ เทสลา (tesla) ซึ่งนับว่าสูงกว่าสนามแม่เหล็กโลกนับหมื่นเท่า นอกจากนี้ แท่งแม่เหล็กที่ใช้ในเครื่อง MRI ก็ต้อง มีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะให้ร่างกายคนเข้าไปอยู่ภายในได้ เพื่อพัฒนา MRI ให้สามารถถ่ายภาพสามมิติ ของเนื้อเยื่อได้ Peter Mansfield และ Paul Lauterbur จึงน� ำสนามแม่เหล็กที่ไม่สม�่ ำเสมอมาใช้ และใช้ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นห้วง ๆ มาประกอบ เทคนิคนี้ท� ำให้นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขา การแพทย์และสรีรวิทยาประจ� ำ ค.ศ. ๒๐๐๓ จากการประดิษฐ์อุปกรณ์ fMRI (Function MRI) ที่ใช้ตรวจ สภาพการท� ำงานของอวัยวะในร่างกาย เช่น การไหลของเลือดในสมองเวลาถูกกระตุ้น ดังนั้น ตัวน� ำยวดยิ่งจึงสามารถช่วยแพทย์ให้สามารถตรวจสอบภายในร่างกายได้ดีขึ้น และช่วยให้ ผู้คนนับแสนได้รับการวิเคราะห์โรคจนสามารถรักษาล่วงหน้าได้ทัน รถไฟเหาะก็เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์ตัวน� ำยวดยิ่งที่น่าสนใจ ที่สถานีทดลองในเมือง Yamanashi ประเทศญี่ปุ่น มีการติดตั้งขดลวดที่ท� ำด้วยตัวน� ำยวดยิ่งใต้ท้องรถไฟ และเมื่อตัวน� ำยวดยิ่งผลัก สนามแม่เหล็กไม่ให้เข้ามาใกล้ แรงผลักดังกล่าวนี้สามารถรองรับน�้ ำหนักของรถไฟได้ และรถไฟจะลอยได้ เป็นรถไฟเหาะ สถิติความเร็วของรถไฟเหาะในปัจจุบันนี้สูงถึง ๕๘๑ กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่การประยุกต์ ยังมิได้น� ำไปใช้อย่างแพร่หลาย เพราะค่าโสหุ้ยแพง ดังนั้น อุปกรณ์ที่สร้างจึงเป็นเพียงตัวอย่างที่ยังไม่เป็น ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์