สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิชาวิทยาศาสตร์

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

การประชุมเชิงปฏิบัติการ Workshop on Earth Magnetic Field Shielding for JUNO 2017

การประชุมเชิงปฏิบัติการ Workshop on Earth Magnetic Field Shielding for JUNO 2017 ขึ้น ระหว่างวันที่ 18-23 มิถุนายน 2560 ณ พัทยา จังหวัดชลบุรี

มทส.-จุฬาฯ-สดร. จับมือสร้างเครือข่าย โครงการความร่วมมือไทย-จูโน ร่วมเสริมความเข้มแข็งการวิจัย การพัฒนา และผลิตบุคลากรด้านฟิสิกส์ของนิวตริโน

 

มทส.-จุฬาฯ-สดร. จับมือสร้างเครือข่าย โครงการความร่วมมือไทย-จูโน

ร่วมเสริมความเข้มแข็งการวิจัย การพัฒนา และผลิตบุคลากรด้านฟิสิกส์ของนิวตริโน

 

ศาสตราจารย์ ดร.ไพรัช ธัชยพงษ์ อดีตปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เป็นประธานพิธีลงนามและแถลงโครงการความร่วมมือทางวิชาการไทย-จูโน ระหว่าง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (มทส.) โดย ศาสตราจารย์ ดร.ประสาท สืบค้า  อธิการบดี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดย ศาสตราจารย์ ดร.บัณฑิต เอื้ออาภรณ์ อธิการบดี และสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)  โดย รองศาสตราจารย์ บุญรักษา สุนทรธรรม ผู้อำนวยการ ร่วมลงนามเพื่อสร้างเครือข่ายความร่วมมือทางวิชาการระหว่างสามสถาบัน เสริมสร้างความเข้มแข็งด้านการวิจัย ตลอดจนการพัฒนาและผลิตบุคลากร และส่งเสริมความรู้ด้านฟิสิกส์ของนิวตริโนและด้านอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง  เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน 2560 ณ อาคารจามจุรี 4 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพมหานคร

สำหรับการลงนามความร่วมมือในครั้งนี้ สืบเนื่องมาจากการที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี   จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ได้ร่วมกันลงนามความร่วมมือกับสถาบันฟิสิกส์พลังงานสูง (Institute of High Energy Physics (IHEP), Chinese Academy of Sciences) เมื่อวันที่ 7 เมษายน 2560 ที่ผ่านมา ณ Institute of High Energy Physics  กรุงปักกิ่ง สาธารณรัฐประชาชนจีน โดยได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จฯ เป็นองค์ประธานในพิธีลงนามความร่วมมือดังกล่าว  วัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาความร่วมมือทางวิชาการ การวิจัย และเข้าร่วมในโครงการ Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) ซึ่งเป็นห้องปฏิบัติการทดลองสำหรับการตรวจวัดนิวตริโน ตั้งอยู่ที่เมืองเจียงเหมิน มณฑลกวางตุ้ง สาธารณรัฐประชาชนจีน โครงการ JUNO เป็นความร่วมมือกันของหลายประเทศ ปัจจุบันมีสมาชิกทั้งหมด 71 สถาบัน จาก 16 ประเทศ ทั้งในทวีปเอเชีย ยุโรป อเมริกาเหนือและอเมริกาใต้

ศาสตราจารย์ ดร.ประสาท สืบค้า  อธิการบดี มทส. เปิดเผยว่า “ความร่วมมือระหว่าง มทส.กับจูโนนั้น  มทส. ได้รับการรับรองให้เป็นสมาชิกของ JUNO Collaboration ตั้งแต่เดือนมกราคม พ.ศ. 2559 โดยมีส่วนร่วมในการสร้าง Earth Magnetic Field (EMF) Shielding สำหรับสร้างสนามแม่เหล็กจาก Compensation coils เพื่อหักล้างกับสนามแม่เหล็กโลกในบริเวณที่ติดตั้ง PMT (Photomultiplier tube)  ทั้งนี้ EMF shielding มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงานของ PMT นอกจากนี้ มทส. ยังมีส่วนร่วมในการวิจัยเชิงทฤษฎี ในการตรวจจับนิวตริโนที่มีแหล่งกำเนิดจากการระเบิดซุปเปอร์โนวา โดยใช้การจำลองสถานการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อหาวิธีการเลือกสัญญาณที่เหมาะสมและวิธีลดสัญญาณรบกวนพื้นหลัง และยังศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างความน่าจะเป็นในการเปลี่ยนชนิดของนิวตริโนและคุณสมบัติ Unitarity ของเมทริกซ์ผสม (mixing matrix) สำหรับนิวตริโน เมื่อนิวตริโนเคลื่อนที่ในสุญญากาศ และภายในบริเวณที่มีความหนาแน่นของมวลสารมากเช่นเคลื่อนที่ผ่านโลก

สำหรับ JUNO Collaboration  นอกจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารีเป็นสมาชิกอยู่แล้ว ยังมีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ที่จะได้มีความร่วมมือกันเป็นภาคีจากประเทศไทยในการมีส่วนร่วมกับการทดลองJUNO โดยล่าสุดนี้ ทั้งสามสถาบันได้ร่วมกันเป็นเจ้าภาพจัดการประชุมเชิงปฏิบัติการ Workshop on Earth Magnetic Field Shielding for JUNO 2017 ขึ้น ระหว่างวันที่ 18-23 มิถุนายน 2560 ณ พัทยา จังหวัดชลบุรี เพื่อหารือและติดตามความก้าวหน้าในการออกแบบ EMF shielding ซึ่งมีนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทั้งจากไทยและจีนเข้าร่วมประชุมกว่า 30 คน ถือเป็นส่วนหนึ่งในการสร้างเครือข่ายความร่วมมือทางวิชาการระหว่างสถาบัน เสริมสร้างความเข้มแข็งด้านการวิจัย ตลอดจนการพัฒนาและผลิตบุคลากร และส่งเสริมความรู้ด้านฟิสิกส์ของนิวตริโนและด้านอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องร่วมกับผู้เชี่ยชาญจากสถาบันฟิสิกส์พลังงานสูง สาธารณรัฐประชาชนจีนตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้”

JUNO เป็นการทดลองด้านฟิสิกส์นิวตริโน ซึ่งนิวตริโนเป็นอนุภาคมูลฐาน แบ่งเป็น 3 ชนิด (flavor) ได้แก่อิเล็กตรอนนิวตริโน  มิวออนนิวตริโน และทาวนิวตริโน   นิวตริโนเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าและมีมวลน้อยมาก  ดังนั้นนิวตริโนส่วนใหญ่จึงสามารถเคลื่อนที่ไปในอวกาศได้อย่างอิสระโดยไม่เกิดอันตรกิริยากับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่เกิดอันตรกิริยากับอะตอมด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ด้วยสมบัติดังกล่าว ทำให้การทดลองตรวจวัดนิวตริโนเป็นการทดลองที่มีความท้าทายเป็นอย่างมาก โดยแหล่งกำเนิดนิวตริโนที่สำคัญได้แก่ ดวงอาทิตย์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ การชนของรังสีคอสมิกกับอะตอม การระเบิดแบบยิ่งยวดของดาวฤกษ์ (ซูเปอร์โนวา) รวมไปถึงปรากฏการณ์พลังงานสูงของวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล เช่น นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ (Active Galactic Nuclei) การระเบิดของรังสีแกมมา (Gamma Ray Burst) และการระเบิดของคลื่นวิทยุแบบฉับพลัน (Fast Radio Burst) เป็นต้น

จุดประสงค์หลักของการทดลอง JUNO  คือ เพื่อศึกษามวลของนิวตริโนและการเปลี่ยนชนิดของนิวตริโน ด้วยความแม่นยำมากขึ้น  โดยใช้ถังอะครีลิคทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 35.4 เมตร ภายในบรรจุซินทิลเลเตอร์เหลว (liquid scintillator) ตั้งอยู่ในบ่อบรรจุน้ำเพื่อทำหน้าที่ป้องกันกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติโดยรอบ ที่ผิวด้านในของถังอะครีลิคจะมีหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) จำนวนมากติดตั้งอยู่ เพื่อตรวจวัดสัญญาณที่เกิดขึ้นเมื่อนิวตริโนเกิดอันตรกิริยากับอะตอมของธาตุในซินทิลเลเตอร์เหลว  นอกจากนี้ยังตั้งอยู่ใต้ดินลึกประมาณ 700 เมตร  เพื่อลดสัญญาณรบกวน การทดลอง JUNO ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลจีน เมื่อปี พ.ศ. 2557 ด้วยงบประมาณ 300 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณหนึ่งหมื่นล้านบาท) ขณะนี้อยู่ระหว่างการก่อสร้าง คาดว่าจะแล้วเสร็จและเริ่มตรวจวัดได้ในปี พ.ศ. 2564

เมื่อนิวตริโนเกิดอันตรกิริยากับอะตอมของธาตุในซินทิลเลเตอร์เหลวแล้วเกิดการปลดปล่อยแสงวับ (scintillation light) และแสงเชอเรนคอฟ (Cherenkov light) กระเจิงออกมา เมื่อแสงดังกล่าวตกกระทบหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์จะทำให้เกิดอิเล็กตรอนจำนวนมากขึ้นในหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ ซึ่งจากตำแหน่งของหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ที่แสงเชอเรนคอฟไปตกกระทบ ปริมาณอิเล็กตรอน พลังงานของอิเล็กตรอนในแต่ละหลอด ทำให้เราสามารถตรวจวัดสัญญาณนิวตริโนและพลังงานของนิวตริโนได้   ความแม่นยำของการตรวจวัดสัญญาณนิวตริโนขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการตรวจวัดอิเล็กตรอนของหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ เนื่องจากอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุ ดังนั้นสนามแม่เหล็กโลกจะมีผลต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน จึงมีความจำเป็นที่จะต้องลดผลกระทบจากสนามแม่เหล็กโลก โดยการสร้างสนามแม่เหล็กล้อมรอบบริเวณที่ติดตั้ง detector เพื่อหักล้างสนามแม่เหล็กโลก หรือเรียกว่า Earth Magnetic Field (EMF) Shielding ทั้งนี้ EMF shielding มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงานของหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์  จะเห็นได้ว่าความสำเร็จของโครงการ JUNO ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของ EMF shielding ในการลดผลกระทบของสนามแม่เหล็กโลก ซึ่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) จะได้ร่วมกันออกแบบและก่อสร้าง EMF shielding สำหรับการทดลอง JUNO

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี

21 มิถุนายน 2560