รู้จักปรากฏการณ์ "โฟโตอิเล็กทริก" การค้นพบที่ทำให้ไอน์สไตน์คว้ารางวัลโนเบล

วิศวกรผู้หนึ่งหยิบอุปกรณ์ยิงแสงแฟลชของกล้องถ่ายรูปขึ้นมา แล้วเล็งไปยังแผงวงจรของคอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วที่วางอยู่บนโต๊ะ ในเสี้ยววินาทีที่เขากดยิงแฟลช มีแสงไฟสว่างเจิดจ้าอาบทาไปทั่วห้องทดลอง ทุกคนที่เข้าสังเกตการณ์ต่างกะพริบตาครั้งหนึ่ง ก่อนจะเห็นเหมือนกันว่า คอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วบนโต๊ะนั้นพังเสียแล้ว

ทีมงานผู้พัฒนา "ราสเบอร์รีพาย" (Raspberry Pi) คอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วบนแผงวงจรเดียว เพิ่งยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาที่เป็นคอมพิวเตอร์ต้นทุนต่ำ ซึ่งเน้นขายให้กับโรงเรียนและผู้สนใจที่เป็นนักสะสมนั้น เกลียดการถูกถ่ายภาพอย่างยิ่ง โดยเฉพาะในตอนที่ช่างภาพใช้หลอดไฟซีนอนขนาดใหญ่ สาดแสงแฟลชสว่างจ้าใส่มัน

เอเบน อัปตัน ผู้ก่อตั้งราสเบอร์รีพาย ย้อนรำลึกถึงครั้งแรกที่ทำการทดลองนี้ว่า "พวกเราต่างสนุกสนานกับการทำมันพัง" แต่ตอนนี้พวกเขาได้รู้แล้วว่า ชิปประมวลผลที่อยู่บนแผงวงจรของคอมพิวเตอร์นั้น ไวต่อปรากฏการณ์ทางแสงที่เรียกว่า "โฟโตอิเล็กทริก" (photoelectric effect) ซึ่งแสงกระตุ้นวัตถุให้เกิดการปลดปล่อยอิเล็กตรอน จนกลายเป็นกระแสไฟฟ้าได้ จะว่าไปแล้วก็คล้ายกับสวิตช์ไฟที่ทำงานแบบย้อนกลับนั่นเอง

ในตอนแรกอัปตันและทีมงาน ไม่เคยคาดคิดถึงปัญหาจากการรบกวนของแสงจ้ามาก่อน แต่ภายหลังเมื่อเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่รุ่น Raspberry Pi 2 ในปี 2015 ผู้ใช้ได้รายงานถึงปัญหาดังกล่าวเข้ามาทันที หลังจากที่ผลิตภัณฑ์วางตลาดไปได้ไม่ถึงหนึ่งสัปดาห์ ทำให้คอมพิวเตอร์ราสเบอร์รีพายรุ่นหลังจากนั้น มีการเคลือบสารสีดำเป็นชั้นหนาที่ชิปประมวลผล เพื่อดูดกลืนขจัดแสงที่ตกกระทบให้ได้ทั้งหมด

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะกว่าหนึ่งศตวรรษก่อนหน้านั้น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์อัจฉริยะชื่อก้องโลก ได้ค้นพบและให้คำอธิบายถึงปรากฏการณ์ดังกล่าวเอาไว้แล้ว ในบทความหนึ่งซึ่งอยู่ในกลุ่มผลงานอันทรงอิทธิพลต่อวงการวิทยาศาสตร์ 4 ชิ้น ที่ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1905 ขณะที่ไอน์สไตน์ยังทำงานเป็นเสมียนในสำนักงานสิทธิบัตรของสวิตเซอร์แลนด์อยู่

การค้นพบปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ทำให้ไอน์สไตน์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1921 ความรู้ในเรื่องนี้กลายเป็นพื้นฐานให้กับการพัฒนาเทคโนโลยีหลากหลายด้าน ตั้งแต่การประดิษฐ์สัญญาณกันขโมย ไปจนถึงแผงเซลล์สุริยะ และกล้องถ่ายรูปในโทรศัพท์มือถือของคุณ

"ปรากฏการณ์อันแปลกประหลาด"

เพื่อที่จะเข้าใจปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกได้ดีขึ้น เราต้องย้อนกลับไปพิจารณาถึงคำถามที่ไอน์สไตน์หมกมุ่นครุ่นคิดอยู่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นั่นคือแท้จริงแล้ว องค์ประกอบของแสงได้แก่สิ่งใดบ้าง ?

แนวคิดทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์หลายคนในเวลานั้น มองว่าแสงเป็นเพียงคลื่นล้วน ๆ ที่สามารถเดินทางข้ามห้วงอวกาศไปทั่วจักรวาล ด้วยการเคลื่อนผ่านตัวกลางที่ไม่อาจจับต้องได้ ซึ่งนักฟิสิกส์บางคนเรียกว่า "อีเธอร์อุ้มแสง" (light-bearing ether) แต่ในทัศนะของไอน์สไตน์แล้ว แนวคิดดังกล่าวช่างน่าขบขันสิ้นดี โดยศาสตราจารย์สตีฟ กิมเบล นักปรัชญาวิทยาศาสตร์ จากวิทยาลัยเกตตีสเบิร์ก (Gettysburg College) ของสหรัฐฯ เปรียบเปรยว่า "มันเหมือนกับความเชื่อเรื่องซานตาคลอส"

ในตอนนั้นนักวิทยาศาสตร์หลายคน รวมถึงไฮม์ริช แฮร์ตซ์ ผู้พิสูจน์ถึงการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีหน่วยของความถี่เป็น "เฮิร์ตซ์" (Hz) ที่เราได้ยินกันบ่อย ๆ ได้เคยทำการทดลองที่สาธิตให้เห็นถึงปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกในบางรูปแบบมาแล้ว เช่นใช้แสงทำให้เกิดประกายไฟเล็ก ๆ หรือใช้แสงทำให้แผ่นทองคำเปลวมีประจุไฟฟ้า จนสามารถผลักตัวออกห่างจากกันได้

ศ.กิมเบล กล่าวอธิบายเพิ่มเติมว่า "ในยุคนั้นมันเป็นปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาด และไร้คำอธิบายอย่างสิ้นเชิง เพราะการที่แสงให้กำเนิดไฟฟ้าได้ เป็นสิ่งที่ผู้คนต่างตื่นตะลึงเพราะคาดไม่ถึงมาก่อน มันดูเหลือเชื่อไม่สมเหตุสมผลเลย"

ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งประหลาดที่สุดของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก คือการที่ความเข้มของแสง ไม่ส่งผลกระทบใด ๆ ต่อพลังงานของอิเล็กตรอนที่ปลดปล่อยออกมา ในขณะที่ความถี่หรือสีของคลื่นแสง กลับมีผลต่อเรื่องดังกล่าวอย่างมาก ความแปลกประหลาดนี้ขัดกับหลักการพื้นฐานในสมัยก่อน ที่คนส่วนใหญ่เชื่อว่าแสงที่สว่างจ้าหรือเข้มกว่า ย่อมจะมีพลังงานสูงกว่า

ความขัดแย้งข้างต้นทำให้ไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานว่า แสงไม่ได้เป็นเพียงคลื่น แต่ยังประกอบด้วยอนุภาคที่กระจายตัวแยกกันเป็นหน่วย ๆ ซึ่งต่อมาเรียกกันว่า "โฟตอน" (photon) อีกด้วย โดยอนุภาคของแสงหรือโฟตอนนี้ จะเดินทางด้วยการเคลื่อนตัวในรูปแบบของระลอกคลื่น ทำให้สามารถอธิบายได้ว่า พลังงานของโฟตอนแต่ละตัว มีผลต่อพลังงานของอิเล็กตรอนที่ให้กำเนิดกระแสไฟฟ้า

ดร.พอล เดวีส์ จากมหาวิทยาลัยยอร์กของสหราชอาณาจักร อธิบายถึงการเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกว่า "เมื่อโฟตอนชนปะทะเข้ากับอิเล็กตรอนของวัตถุต่าง ๆ อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไปอยู่ในสถานะกระตุ้น" และตราบใดที่โฟตอนตกกระทบอิเล็กตรอนด้วยพลังงานที่สูงพอ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกก็จะเกิดขึ้น โดยอิเล็กตรอนจะถูกปลดปล่อยออกมา

ลองจินตนาการว่าโยนแท่งดินระเบิดหรือไดนาไมต์ขนาดเล็ก ลงไปในถังที่บรรจุลูกกระสุนปืนใหญ่หลายลูก การระเบิดเบา ๆ จากแท่งไดนาไมต์ขนาดย่อมนั้น ไม่เพียงพอที่จะทำให้กระสุนปืนใหญ่ปลิวกระจัดกระจายออกมาได้ ไม่ว่าจะโยนไดนาไมต์แท่งเล็กซ้ำลงไปกี่ครั้งก็ตาม แต่หากเปลี่ยนมาใช้ไดนาไมต์แท่งใหญ่ที่ทรงพลังมากกว่า พลังงานที่เกิดขึ้นย่อมเพียงพอที่จะทำให้กระสุนปืนใหญ่ปลิวได้

ค่าพลังงานของอนุภาคโฟตอน มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องโดยตรงกับแสงสีในช่วงคลื่นที่เรามองเห็น โฟตอนของแสงสีฟ้าหรือน้ำเงินเดินทางด้วยความยาวคลื่นที่สั้นกว่า ทำให้มีพลังงานสูงกว่าแสงสีแดง ซึ่งมีระยะของความยาวคลื่นมากกว่า และนั่นคือเหตุผลเบื้องหลังปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ที่เฮิร์ตซ์ค้นพบว่าแสงอัลตราไวโอเล็ตสีม่วงที่มีพลังงานสูง จะทำให้เกิดประกายไฟที่รุนแรงได้มากกว่าแสงสีอื่น

สัญญาณเตือนภัยและเซลล์สุริยะ

ศ.กิมเบลเน้นย้ำว่า การให้คำอธิบายต่อปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกของไอน์สไตน์นั้น ไม่ใช่ว่าจู่ ๆ เขาก็ค้นพบคำตอบขึ้นมาได้เองตามลำพังคนเดียว แต่เขาอาศัยข้อมูลหลักฐานที่ได้จากการทดลองของเฮิร์ตซ์ และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ มาประกอบด้วย ในจำนวนนี้รวมถึงทฤษฎี "ควอนตา" (quanta) ของมักซ์ พลังก์ ซึ่งมองว่าการแผ่รังสีแบบต่าง ๆ รวมทั้งแสงนั้น ประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ของพลังงาน ที่แยกกระจัดกระจายกันอยู่

ผลงานทางทฤษฎีนี้ทำให้พลังก์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 1918 แต่ในช่วงปี 1905 ที่ไอน์สไตน์เพิ่งตีพิมพ์บทความเรื่องปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกนั้น ทฤษฎีควอนตาของพลังก์ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอย่างร้อนแรง ในหมู่นักวิทยาศาสตร์ที่ความเห็นไม่ลงรอยกัน

"ไอน์สไตน์นั้นมีความคิดที่ปฏิวัติวงการอย่างแท้จริง เพราะเขายินดีพิจารณาแนวทางใหม่ ๆ และเชื่อมั่นอย่างจริงจังว่า เราสามารถแจกแจงให้แสงแยกเป็นหน่วย (quantized) ตามทฤษฎีควอนตาได้อย่างแน่นอน" ศ.กิมเบลกล่าว

หลายคนอาจสงสัยว่า เหตุใดคณะกรรมการรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในอดีต ไม่มอบรางวัลให้กับผลงานการคิดค้นทฤษฎีสัมพัทธภาพอันลือลั่นของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นผลงานที่ยิ่งใหญ่และเป็นที่รู้จักกันมากกว่า ทว่ากรรมการบางคนในยุคต้นศตวรรษที่ 20 ยังคงมีความลังเลสงสัยในทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเป็นของใหม่อยู่มาก ทำให้คณะกรรมการมีมติมอบรางวัล ให้แก่ผลงานเรื่องปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกของไอน์สไตน์แทน

แม้การตัดสินใจดังกล่าว จะตกเป็นประเด็นถกเถียงในวงการวิทยาศาสตร์มายาวนานว่า ถูกต้องสมควรแล้วหรือไม่ แต่ที่ผ่านมาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกได้พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่า สามารถจะเป็นรากฐานที่นำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีเปลี่ยนโลกในหลากหลายด้าน

หนึ่งในนั้นคือการประดิษฐ์อุปกรณ์ตรวจจับความเคลื่อนไหวของสัญญาณกันขโมย อุปกรณ์ดังกล่าวจะปล่อยลำแสงอินฟราเรด ซึ่งหากมันถูกรบกวนด้วยการเคลื่อนไหวของคนที่บุกรุกเข้ามา แสงที่อุปกรณ์ตรวจจับความเคลื่อนไหวได้รับก็จะเปลี่ยนไป และส่งผลเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าจนเกิดสัญญาณเตือนดังขึ้น

หลักการนี้ยังถูกนำมาใช้ที่เส้นชัย ในการแข่งวิ่งของมหกรรมกีฬาโอลิมปิก โดยจะมีการติดตั้งเซลล์โฟโตอิเล็กทริกตรงจุดดังกล่าว เพื่อตรวจจับความเคลื่อนไหวขณะนักกีฬาวิ่งเข้าเส้นชัยได้อย่างแม่นยำ เทคโนโลยีแบบเดียวกันยังช่วยให้เรือเดินสมุทรสามารถตรวจจับม่านหมอก และเปิดหวูดสัญญาณบอกตำแหน่งในหมอก (foghorn) ขึ้นได้เองโดยอัตโนมัติ ส่วนที่ปัดน้ำฝนของรถยนต์ก็สามารถทำงานได้ทันที ในขณะที่ฝนเริ่มโปรยปรายลงมา เนื่องจากใช้อุปกรณ์ที่มีหลักการเดียวกัน

ดร.เดวีส์บอกว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกมีความคล้ายคลึง และมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด กับปรากฏการณ์โฟโตโวลเทอิก (photovoltaic effect) เนื่องจากทั้งคู่ใช้แสงทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวัตถุ และเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าได้ แต่ปรากฏการณ์โฟโตโวลเทอิกจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านที่ว่างระหว่างวัตถุสองชิ้นได้

ปรากฏการณ์โฟโตโวลเทอิก คือสิ่งที่เกิดขึ้นในแผงเซลล์สุริยะหรือโซลาร์เซลล์นั่นเอง เนื่องจากมันเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ทำให้เรามีพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดใช้กันในปัจจุบัน ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศได้

เซนเซอร์ไวแสงทำจากซิลิคอน

อุปกรณ์ยอดนิยมอีกอย่างหนึ่งที่พัฒนาขึ้นจากปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ได้แก่ตัวรับรู้แสงหรือเซนเซอร์ตรวจจับแสง ที่อยู่ในกล้องถ่ายรูปของโทรศัพท์มือถือ ซึ่งเป็นแอปพลิเคชันยอดนิยมที่ผู้คนทั่วโลกคุ้นเคยกันเป็นอย่างดี

กล้องถ่ายรูปในสมาร์ตโฟนเกือบทุกรุ่น ต่างก็ใช้เทคโนโลยี CMOS ที่องค์การนาซาเป็นผู้วิจัยและพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 เพื่อใช้งานในห้วงอวกาศ แต่ท้ายที่สุดแล้ว อุปกรณ์นี้ก็ได้รับการติดตั้งในโทรศัพท์มือถือหลายพันล้านเครื่องของชาวโลก "เซนเซอร์รับภาพ CMOS เป็นอุปกรณ์ที่สมบูรณ์แบบอย่างยิ่ง ความไวต่อแสงทำให้มันกลายเป็นแอปพลิเคชันตัวฉกาจ" ดร.อีริก ฟอสซัม หนึ่งในทีมวิศวกรผู้พัฒนาเทคโนโลยี CMOS กล่าว

ซิลิคอนคือวัสดุหลักที่ใช้ในการผลิตเซนเซอร์ CMOS โดยดร.ฟอสซัม ซึ่งปัจจุบันเป็นอาจารย์ที่วิทยาลัยดาร์ตมัธของสหรัฐฯ บอกว่าปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกในวัสดุอย่างซิลิคอนนั้น สามารถจะกระตุ้นให้เกิดขึ้นได้ด้วยแสงหลากหลายสี "มันไม่สำคัญว่าจะเป็นแสงสีเขียว แสงสีแดง หรือแสงสีฟ้า โฟตอนหนึ่งอนุภาคจะปลดปล่อยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเสมอ เรียกได้ว่าพวกเราค่อนข้างจะโชคดีทีเดียว" นั่นเป็นเพราะปรากฏการณ์ดังกล่าวมีประโยชน์อย่างยิ่ง สำหรับการจับภาพวัตถุให้ได้รายละเอียดของสีสันอย่างครบถ้วน

ตอนนี้ดร.ฟอสซัมและทีมวิจัยของเขา กำลังพัฒนาเซนเซอร์รับภาพที่ไวแสงยิ่งยวด ขนาดที่สามารถรับรู้ความสว่างระดับต่ำเพียงหนึ่งอนุภาคของแสง หรือ 1 โฟตอนได้ อุปกรณ์นี้มีชื่อว่า "เครื่องนับโฟตอน" (photon-counter) ซึ่งใช้กันอยู่แล้วตามห้องปฏิบัติการที่ทำการทดลองทางฟิสิกส์ แต่ก็สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีการสร้างภาพดิจิทัลได้หลายแบบ เช่นใช้ปรับปรุงภาพจากเครื่องซีทีสแกนทางการแพทย์ให้ละเอียดคมชัดยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยให้คนไข้ไม่ต้องสัมผัสกับกัมมันตรังสีมากนัก "ในเร็ว ๆ นี้ เราอาจจะมองเห็นในที่มืดได้ ด้วยเทคโนโลยีใหม่ดังกล่าว" ดร.ฟอสซัมระบุ

นักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งที่กำลังพัฒนาอุปกรณ์ล้ำสมัย โดยใช้หลักของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก คือดร.ดิมิทรา จอร์เจียโดอู จากมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันของสหราชอาณาจักร เธอและคณะพยายามคิดค้นอุปกรณ์ตรวจจับแสง ที่สามารถอ่านและวิเคราะห์ข้อมูลในแสงนั้นได้ทันที โดยไม่ต้องส่งไปประมวลผลยังคอมพิวเตอร์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบเสียก่อน "นี่จะช่วยประหยัดพลังงานที่ระบบต้องใช้ลงไปได้มาก" ดร.จอร์เจียโดอูกล่าว

ความก้าวหน้าข้างต้นจะช่วยให้นักวิจัยสามารถพัฒนา "ดวงตาชีวจักรกล" (bionic eye) ขั้นสูง หรือลูกตาเทียมที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนของจริง จนสามารถคืนแสงสว่างและการมองเห็นให้กับคนตาบอดได้อีกครั้ง โดยต้องเน้นออกแบบให้มีขนาดเล็กลง เพื่อให้ประหยัดพลังงาน และผ่าตัดปลูกถ่ายให้กับผู้พิการทางสายตาได้ง่าย ส่วนยานยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติที่กำลังเร่งพัฒนากันอยู่ ก็จะได้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้เช่นกัน เพราะสมองกลของยานยนต์จะตัดสินใจได้รวดเร็วทันการณ์ยิ่งขึ้น ว่าควรจะเหยียบเบรกเพื่อความปลอดภัยของผู้โดยสารและคนเดินถนนเมื่อใด

แสงเรืองที่ขอบฟ้าบนดวงจันทร์

เทคโนโลยีตรวจจับแสง ที่ดร.จอร์เจียโดอูและคณะกำลังพัฒนาอยู่ ไม่ได้ทำจากซิลิคอน แต่ใช้วัสดุจำพวกสารอินทรีย์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งจะสามารถปรับแต่งให้อุปกรณ์มีความจำเพาะ ในการตอบสนองต่อแสงสีใดสีหนึ่งเท่านั้น ทั้งยังสามารถพิมพ์ลงบนพื้นผิววัสดุที่มีความยืดหยุ่นได้ด้วย

เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปสร้างเซนเซอร์ตรวจจับแสงที่กินพลังงานน้อย ทั้งยังสามารถสวมใส่เข้ากับร่างกายมนุษย์ เพื่อใช้ติดตามวัดอัตราการเต้นของหัวใจ และระดับออกซิเจนในกระแสเลือด เช่นใช้กับทารกแรกเกิดที่คลอดก่อนกำหนด โดยฉายแสงเพียงเล็กน้อยเข้าไปในผิวหนังและหลอดเลือดของทารก

นอกจากเทคโนโลยีต่าง ๆ แล้ว ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกที่ไอน์สไตน์เป็นผู้ให้คำอธิบาย ยังช่วยเผยความลับอันยิ่งใหญ่ในกลไกการทำงานของเอกภพด้วย โดยในช่วงทศวรรษ 1960 นักบินอวกาศที่ได้ลงเหยียบพื้นดวงจันทร์เป็นรายแรก ๆ บางคน ได้ถ่ายภาพขอบฟ้าบนดวงจันทร์เอาไว้ พร้อมกับสังเกตเห็นแสงเรื่อเรืองประหลาด ซึ่งคล้ายกับแสงยามเย็นที่ค่อย ๆ จางหายไป ขณะดวงอาทิตย์ตกลับขอบฟ้าบนโลก

แสงดังกล่าวไม่ควรจะพบเห็นได้บนดวงจันทร์ เพราะดาวบริวารของโลกไม่มีบรรยากาศห่อหุ้ม และไม่สามารถเกิดการกระเจิงของแสงอันเนื่องมาจากอนุภาคของสารต่าง ๆ ในชั้นบรรยากาศ แบบเดียวกับช่วงอาทิตย์ขึ้นและตกบนโลกได้

ถ้าอย่างนั้นแสงที่ขอบฟ้าบนดวงจันทร์มาจากไหน ? คำตอบที่นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันทราบกันดีก็คือ แสงจากดวงอาทิตย์ได้ตกกระทบพื้นผิวของดวงจันทร์ที่เต็มไปด้วยฝุ่น จนเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ที่ทำให้พื้นผิวของดวงจันทร์มีประจุบวก

อนุภาคฝุ่นละเอียดที่มีประจุบวกเหล่านี้ ออกแรงผลักกันไปมา จนทำให้มันลอยขึ้นจากพื้นผิวดวงจันทร์ได้ชั่วคราวเป็นระยะ ๆ และสะท้อนแสงอาทิตย์ที่กำลังจะลับขอบฟ้าของดวงจันทร์ได้มากขึ้น จนเกิดเป็นแสงเรื่อเรืองที่น่าอัศจรรย์ดังกล่าว

บทความนี้เขียนขึ้นด้วยความร่วมมือระหว่างบีบีซี กับฝ่ายประชาสัมพันธ์รางวัลโนเบล (Nobel Prize Outreach)