นักวิจัยคณะวิทย์ มช. นำทีมศึกษาผลกระทบจากการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ต่อเครื่องตรวจวัดนิวตรอนฯ

9 พฤศจิกายน 2566

คณะวิทยาศาสตร์

"ผลงานตีพิมพ์ในฐานข้อมูล ISI, Q1 ครั้งแรกของช้างแวน"

      ทีมนักวิจัยจากภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกับนักวิจัยจากหลากหลายสถาบัน ทำการศึกษาวิจัยในหัวข้อ Solar Magnetic Polarity Effect on Neutron Monitor Count Rates: Comparing Latitude Surveys and Antarctic Stations เพื่อศึกษาผลกระทบจากการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ต่อเครื่องตรวจวัดนิวตรอน โดยเปรียบเทียบข้อมูลเครื่องตรวจวัดนิวตรอนจากการสำรวจตัดข้ามละติจูดและสถานีในทวีปแอนตาร์กติกา

โดยทีมวิจัยได้ทำการศึกษาข้อมูลของนิวตรอนที่เป็นผลจากการแตกตัวของรังสีคอสมิกที่มาจากอวกาศ ซึ่งรังสีคอสมิกหมายถึงอนุภาคมีประจุที่ถูกเร่งให้มีพลังงานสูง เคลื่อนที่ตามสนามแม่เหล็กโลกเข้ามายังชั้นบรรยากาศโลก และมีอนุภาคบางส่วนสามารถทะลุผ่านเข้ามาถึงพื้นโลกได้ ในขณะที่รังสีคอสมิกเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ จะได้รับอิทธิผลจากดวงอาทิตย์ ทำให้ข้อมูลที่ตรวจวัดได้จากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนมีการเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นกับอิทธิผลจากดวงอาทิตย์ การศึกษาข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนจึงสามารถบ่งบอกถึงสภาพอวกาศ (Space weather) ได้

ในการศึกษาครั้งนี้ใช้ข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนแบบเคลื่อนที่ได้ (mobile neutron monitor) โดยการส่งเครื่องตรวจวัดนิวตรอนไปกับเรือตัดน้ำแข็ง ในโครงการการสำรวจตัดข้ามละติจูด โดยทำการศึกษาข้อมูล 13 ปีการสำรวจจากปี 1994 ถึงปี 2007 ซึ่งได้ทำการตรวจวัดโดยใช้เครื่องตรวจวัดนิวตรอนมาตรฐาน (3NM64) รวมทั้งใช้ข้อมูลจากการสำรวจล่าสุดจากปี ค.ศ. 2018 ถึงปี 2019 ของช้างแวน ซึ่งได้ทำการตรวจวัดโดยใช้เครื่องตรวจวัดนิวตรอนที่ไม่มีตะกั่วบริเวณหลอดกลาง ซึ่งเรียกว่าเครื่องตรวจวัดนิวตรอนแบบกึ่งตะกั่ว (Semi-leaded detector) และเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ได้จากโครงการการสำรวจตัดข้ามละติจูดกับข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนที่ตั้งอยู่ทวีปแอนตาร์กติกา


เส้นทางการเดินเรือของโครงการการสำรวจตัดข้ามละติจูด



เครื่องตรวจวัดนิวตรอนช้างแวน โดยภายในช้างแวนประกอบไปด้วยเครื่องตรวจวัดนิวตรอนที่ไม่มีตะกั่วบริเวณหลอดกลาง ซึ่งถูกเรียกว่าเครื่องตรวจวัดนิวตรอนแบบกึ่งตะกั่ว (Semi-leaded detector)


           ผลการศึกษาพบว่า เมื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมของรังสีคอสมิกในช่วงที่ขั้วของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์แตกต่างกันพบว่ามีการตัดกันของเส้นสเปกตรัม (spectral crossover) โดยผลการศึกษาในครั้งนี้สอดคล้องกับผลการวิจัยจาก Nuntiyakul et al. 2014 และ Mangeard et al. (2018) ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าการเกิดการตัดกันของเส้นสเปกตรัมจะเกิดขึ้นเมื่อขั้วสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์แตกต่างกัน ซึ่งเป็นผลจากความเร็วลอยเลื่อน (drifts) ที่เกิดขึ้นกับอนุภาคพลังงานต่ำและเกิดการฟุ้งที่มีการปรับเปลี่ยนจาก helicity ของอนุภาคพลังงานที่สูงกว่า

นอกจากนี้งานนี้ยังมีการค้นพบใหม่และช่วยยืนยันความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์ว่าจะไม่เกิดการตัดกันของสเปกตรัมระหว่างปีการสำรวจที่มีขั้วของสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ขั้วเดียวกัน

เนื่องจากรังสีคอสมิกสามารถบ่งบอกถึงสภาพอวกาศ (Space weather) ได้ การศึกษาในครั้งนี้ จึงเป็นส่วนหนึ่งที่จะใช้ศึกษาผลกระทบของสภาพอวกาศ เพื่อใช้ในการพัฒนาโมเดลของการ Alerts, Watching, Warning สภาพอวกาศผ่านศูนย์นวัตกรรมดิจิทัลเพื่อการสังเกตการณ์ เฝ้าระวัง และเตือนภิบัติภัย (Space Weather War Room) ต่อไป

ผลงานได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร The Astrophysical Journal
2023 Impact Factor 5.521, Q1 : ISI
Published : 2023 November 14
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad02f1

.

.

รายชื่อนักวิจัย
นางสาวเกล็ดทราย ภูผาคุณ และนางสาวสิดารัศมิ์ คำภักดีนักศึกษาสาขาวิชาดาราศาสตร์ ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มช. โดยมี ผศ.ดร.วราภรณ์ นันทิยกุล เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ทำงานร่วมกับทีมนักวิจัยจากหลากหลายสถาบัน ได้แก่ ดร.อัจฉรา เสรีเพียรเลิศ จาก NARIT, Prof.David Ruffolo จากมหาวิทยาลัยมหิดล, Prof.Paul Evenson จาก University of Delaware, Prof.Peang Jiang จาก Polar Research Institute of China, นายพงษ์พิจิตร ชวนรักษาสัตย์ จาก NARIT, Prof.Kazuoki Munakata จาก Shinshu University, Prof.Marc Duldig และ Prof.Jonh Humble จาก University of Tasmania, Prof.James Madsen จาก Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC, UW-Madison), รศ.บุญรักษา สุนทรธรรม จาก NARIT และ ผศ.ดร.ศิรามาศ โกมลจินดา จากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่

แกลลอรี่