น้ำบริสุทธิ์พิเศษ คุณรู้หรือไม่มีเหมืองอยู่ในพื้นที่ห่างไกลของจังหวัดกิฟุประเทศญี่ปุ่น แต่จุดประสงค์พื้นฐานของการพัฒนาเหมืองนี้ไม่ใช่การขุด แต่เป็นการจัดเก็บ ชาวญี่ปุ่นขุดพื้นที่ใต้เหมืองลึกประมาณ 1,000 เมตร และเก็บน้ำบริสุทธิ์พิเศษไว้ 50,000 ตัน น้ำบริสุทธิ์พิเศษตามชื่อที่แนะนำคือน้ำบริสุทธิ์ชนิดหนึ่งที่มีสิ่งเจือปนค่อนข้างน้อย ซึ่งมีขนาดเล็กมากจนมองข้ามได้ น้ำชนิดนี้คนและสัตว์ดื่มได้ แต่เนื่องจากสะอาดเกินไปแร่ธาตุและธาตุทุกชนิดในน้ำจึงถูกกำจัดออกไป และไม่มีคุณค่าทางโภชนาการเลย แตกต่างจากน้ำบริสุทธิ์อย่างสิ้นเชิง เราดื่มทุกวัน
ญี่ปุ่นเป็นประเทศเกาะ แม้จะขาดทรัพยากรธรรมชาติมากมาย แต่สิ่งสำคัญที่สุดที่ขาดคือน้ำ นี่เป็นพื้นฐานสำหรับพวกเขาในการกลั่นน้ำให้บริสุทธิ์มาก และญี่ปุ่นได้กักเก็บน้ำบริสุทธิ์พิเศษไว้เป็นเวลานาน น้ำบริสุทธิ์พิเศษไม่เหมาะสำหรับการดื่มโดยปกติจะใช้ในอุตสาหกรรมเช่น อิเล็กทรอนิกส์ พลังงานไฟฟ้า สารเคมีประจำวัน เวชภัณฑ์ชีวภาพ เป็นต้น จำเป็นต้องใช้น้ำบริสุทธิ์สูงจำนวนมากสำหรับน้ำในห้องปฏิบัติการต่างๆ
ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์พิเศษแทบไม่มีสิ่งเจือปน จึงสามารถใช้ทำความสะอาดหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงที่เป็นอันตรายได้ อาจกล่าวได้ว่าการใช้น้ำบริสุทธิ์พิเศษนั้นค่อนข้างกว้างขวาง สำหรับกระบวนการกลั่นน้ำบริสุทธิ์พิเศษนั้นซับซ้อนมาก และต้องใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ที่ซับซ้อน ซึ่งจะได้หลังจากการกรองซ้ำหลายครั้งเท่านั้น ดังนั้น การเก็บน้ำบริสุทธิ์พิเศษจำนวน 50,000 ตัน ในญี่ปุ่นจึงต้องมีค่าใช้จ่ายสูง
เพื่อให้สามารถใช้พลังงานจำนวนมากในการวิจัยน้ำบริสุทธิ์พิเศษ และขุดพื้นที่ขนาดใหญ่ในที่ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการจัดเก็บพิเศษ โดยเชื่อว่าจุดประสงค์ของญี่ปุ่นไม่ใช่เพื่อการผลิตทางอุตสาหกรรมทั่วไปอย่างแน่นอน ในความเป็นจริงน้ำบริสุทธิ์พิเศษยังมีฟังก์ชันตรวจจับนิวตริโนที่ทรงพลังมากอีกด้วย องค์ประกอบของธรรมชาติแยกจากอนุภาคต่างๆไม่ได้ หนึ่งในอนุภาคพื้นฐานที่สุดคือนิวตริโน นิวตริโนมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบใกล้เคียง กับความเร็วแสงระหว่างการเคลื่อนที่ นิวตริโนแทบไม่มีปฏิกิริยาใดๆกับสสารที่อยู่รอบๆ
กล่าวอีกนัยหนึ่ง นิวตริโนเป็นเหมือนแรนเจอร์ผู้เดียวดายมาและจากไปอย่างไร้ร่องรอย นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์การมีอยู่ของมัน แต่นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลามากกว่า 20 ปี ในการยืนยันการมีอยู่ของมัน นิวตริโนถูกจับได้เป็นครั้งแรกอย่างแน่นอน ในเดือนพฤศจิกายน 2013 ทีมสำรวจทางวิทยาศาสตร์แอนตาร์กติกได้วางเครื่องตรวจจับอนุภาคไว้ใต้น้ำแข็ง
ในปี 1985 และปี 2059 ห้องปฏิบัติการคามิโอกะของญี่ปุ่นตรวจพบนิวตริโนในชั้นบรรยากาศของโลก และในซูเปอร์โนวาในระบบสุริยะ หลังจากนั้นพวกเขาได้ยกระดับการวิจัยของพวกเขา ในปี 1998 พวกเขาค้นพบว่านิวตริโนมีการแกว่งไปมามาซาโตชิ โคชิบะ นักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่นได้รับรางวัลโนเบลในปี 2002 ทากาอากิ คาจิตะ ลูกศิษย์ของเขายังได้รับรางวัลโนเบลประจำปี 2015 สำหรับผลงานวิจัยนี้อีกด้วย
ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ญี่ปุ่นได้ลงทุนมากขึ้นในการวิจัยนิวตริโนและได้ยืนยันปรากฏการณ์นิวตริโนที่แกว่งไปมา ในชั้นบรรยากาศพร้อมหลักฐานเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถศึกษานิวตริโนได้ทุกที่และการทดลองต้องมีเงื่อนไขเฉพาะบางอย่าง ตัวอย่างเช่น ทีมสำรวจทางวิทยาศาสตร์แอนตาร์กติกวางเครื่องตรวจจับไว้ใต้ชั้นน้ำแข็งเพื่อจับมัน นี่เป็นเพราะนิวตริโนมีขนาดเล็กและยากต่อปฏิกิริยากับสสารอื่นๆ ดังนั้นอุปกรณ์ในการตรวจจับนิวตริโนจึงต้องไม่ใหญ่พอเท่านั้น แต่ยังต้องมีสภาพแวดล้อมป้องกันการรบกวนที่ดีสำหรับเครื่องตรวจจับด้วย ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงวางเครื่องตรวจจับไว้ใต้ดิน
พื้นที่กักเก็บน้ำบริสุทธิ์พิเศษใต้เหมืองในจังหวัดกิฟุประเทศญี่ปุ่น ตั้งอยู่ที่คามิโอกะเมืองฮิดะ เหมืองแห่งนี้เป็นเหมืองสารหนูร้างที่มีความลึก 1,000 เมตรใต้ดิน เป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในการวางเครื่องตรวจจับนิวตริโน ซึ่งสามารถช่วยเครื่องตรวจจับแยกการรบกวนของรังสีออกจากจักรวาล เครื่องตรวจจับนี้เรียกว่าเครื่องตรวจจับซูเปอร์คามิโอคันเด้ ซึ่งใช้เป็นพิเศษในการตรวจจับนิวตริโนในชั้นบรรยากาศของโลกและระบบสุริยะ รวมทั้งสังเกตการณ์ซูเปอร์โนวา
น้ำบริสุทธิ์พิเศษ 50,000 ตัน ถูกเก็บไว้ในภาชนะทรงกระบอกที่มีความสูง 41.4 เมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 39.3 เมตร ไม่เพียงแต่เก็บ น้ำบริสุทธิ์พิเศษ ไว้ในภาชนะเท่านั้น แต่ยังมีการติดตั้งหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์มากกว่า 10,000 หลอดอีกด้วย เครื่องมือนี้ออกแบบมาเพื่อใช้ในน้ำ เพื่อตรวจจับนิวตริโนที่ผ่านน้ำด้วยความเร็วสูง
เราได้กล่าวถึงก่อนหน้านี้ว่า นิวตริโนเป็นสารที่มาและไปอย่างไร้ร่องรอยและสามารถผ่านสสารที่เป็นของแข็งได้ตามต้องการเช่น ร่างกายมนุษย์ ผนัง หรือแม้แต่โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ พวกมันสามารถผ่านได้อย่างง่ายดาย และอิสระโดยไม่ทิ้งร่องรอย รังสีเชเรนคอฟเกิดขึ้นเมื่อนิวตริโนผ่านสสาร เช่นน้ำ รังสีเชเรนคอฟ เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ค้นพบในปี 2112 ในตัวกลางที่เป็นของเหลว และตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียตผู้ค้นพบ
ห้องปฏิบัติการคามิโอกะเริ่มการวิจัยนี้ในปี 1996 และเกิดอุบัติเหตุหลายครั้งระหว่างทาง และเครื่องตรวจจับต้องหยุดซ่อมบำรุง แม้ว่าการทดลองจะเริ่มต้นในปี 1996 แต่การก่อสร้างใต้เหมืองก็เริ่มขึ้นในปี 1982 ในตอนแรกมีน้ำบริสุทธิ์พิเศษเพียง 3,000 ตันในภาชนะ และจำนวนหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์มีมากกว่า 1,000 หลอดเท่านั้น ภารกิจในเวลานั้นก็เช่นกัน การสำรวจปัญหาการสลายตัวของโปรตอนเท่านั้น
ภายในปี 1985 ห้องปฏิบัติการทั้งหมดเริ่มขยายตัว และความไวของเครื่องตรวจจับก็ดีขึ้นมากเช่นกัน ในปี 1987 ญี่ปุ่นร่วมมือกับทีมวิจัย IMB ของอเมริกาเพื่อค้นพบว่านิวตริโนเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของซูเปอร์โนวา ในปี 1987A ซึ่งยืนยัน การมีอยู่ของสสารดังกล่าวในวัตถุท้องฟ้านอกระบบสุริยะ
ในปี 1996 น้ำบริสุทธิ์พิเศษในห้องปฏิบัติการเพิ่มขึ้นเป็น 50,000 ตัน และด้วยการกำเนิดของเครื่องตรวจจับซูเปอร์คามิโอคันเด ในที่สุดญี่ปุ่นก็เริ่มสังเกตการณ์นิวตริโนอย่างเป็นทางการ มาซาโตชิ โคชิบะ ยืนยันว่าแม้ว่านิวตริโนจะมีขนาดเล็ก แต่ก็มีมวล ไม่ใช่มวลเป็นศูนย์ตามที่ฟิสิกส์ทำนายไว้ก่อนหน้านี้
ในปี 2002 ผลการตรวจจับของเครื่องตรวจจับซูเปอร์คามิโอคันเด้ ได้จัดทำกระดาษคำตอบครั้งสำคัญ ซึ่งยืนยันว่านิวตริโนสั่นในเครื่องปฏิกรณ์ และรางวัลโนเบลของมาซาโตชิ โคชิบะก็ได้รับประโยชน์จากความสำเร็จนี้ ดังนั้น ญี่ปุ่นจึงใช้เวลามากมายในการขุดพื้นที่ลึกใต้เหมือง เพียงเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และความพยายามของพวกเขา ยังได้รับการยอมรับจากประเทศอื่นๆ และชุมชนฟิสิกส์นานาชาติอีกด้วย
นิวตริโนจะผลิตรังสี แม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อผ่านตัวกลางที่เป็นของเหลว จุดประสงค์ของการศึกษานิวตริโนในญี่ปุ่น คือเพื่อสร้างพลังงานสะอาด เช่น ความร้อนและไฟฟ้า เรารู้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์ใช้การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของดวงอาทิตย์ เนื่องจากนิวตริโนสามารถผลิตรังสีนี้ได้เช่นกัน เหตุใดจึงไม่สามารถนำมาใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ยิ่งกว่านั้นนิวตริโนมีอยู่อย่างกว้างขวางในเอกภพ และไม่มีวันหมดสิ้นหากมนุษย์มีความชำนาญในเทคโนโลยีการแปลงพลังงานอย่างเชี่ยวชาญแล้ว การผลิตไฟฟ้าพลังงานลมที่เป็นที่ถกเถียงในปัจจุบัน ซึ่งอาจทำลายสิ่งแวดล้อมก็สามารถถูกแบนได้เช่นกัน
นอกจากนี้การใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของนิวตริโน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ายังสามารถทดแทนการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ขาดแคลนได้อีกด้วย ญี่ปุ่นมีอาณาเขตขนาดเล็กและการประยุกต์ใช้ทั้งพลังงานลม และการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อจำกัดอย่างมาก หากพวกเขาสามารถสร้างเทคโนโลยีประเภทใหม่ เพื่อแก้ปัญหาด้านพลังงานได้ ก็จะเป็นการเริ่มต้นที่ดีแก่โลกเช่นกัน
นอกจากจะมีประโยชน์ในด้านพลังงานแล้ว การประยุกต์ใช้นิวตริโนยังมีประโยชน์อย่างมากในด้านเทคโนโลยีการสื่อสารอีกด้วย ขณะนี้มีเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยนิวตริโน ซึ่งใช้การเคลื่อนที่ที่รวดเร็วและพลังทะลุทะลวงที่รุนแรงของนิวตริโนเพื่อส่งข้อมูล วิธีนี้สามารถใช้ได้ในพื้นที่ที่ต้องการการรักษาความลับ เช่น การทหาร กิจการอวกาศ และอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์ยังให้ความหวังอย่างมากกับการใช้นิวตริโนในอวกาศ มนุษย์ไม่ได้หยุดมองหาสิ่งมีชีวิตต่างดาวมาหลายปีแล้ว แต่สัญญาณที่ส่งออกไปนั้นแทบจะไร้เสียง หากสัญญาณนิวตริโนถูกปล่อยออกมา มันจะสามารถหลีกเลี่ยงรังสีเชิงซ้อนได้ ในอวกาศและค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกด้วยข้อมูลที่ครบถ้วน แม้ว่าสมมติฐานเหล่านี้จะยังคงมีความยุ่งยากอยู่มาก แต่จิตวิญญาณของการสำรวจของมนุษย์ จะทำให้อุดมคติทางวิทยาศาสตร์เป็นจริงไม่ช้าก็เร็ว
บทความที่น่าสนใจ : แมวตาบอด กฎพื้นฐานในการดูแลแมวตาบอด อธิบายรายละเอียดได้ ดังนี้
