เดวิด รูฟโฟโล

ศาสตราจารย์พิเศษ ดร.เดวิด จอห์น รูฟโฟโล (Professor Dr. David John Ruffolo) เกิดเมื่อวันที่ 12 มีนาคม พ.ศ. 2511 ได้รับทุนวิจัยเมธีวิจัยอาวุโส ในปี พ.ศ. 2559 จากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย และได้รับอีกครั้งในปี 2562, จากสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว) เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับรางวัลนักวิทยาศาสตร์ดีเด่นของไทย สาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2560

ประวัติ

ศาสตราจารย์พิเศษ ดร. เดวิด รูฟโฟโล เกิดที่เมืองไอโอวา ซิตี้ มลรัฐไอโอวา สหรัฐอเมริกา เมื่อวันที่ 12 มีนาคม พ.ศ. 2511 เป็นลูกคนเดียวของ ศาสตราจารย์ ดร. จอห์น เจ. และ นางแอลลา ดี. รูฟโฟโล สมรสกับนางรมณีย์ รูฟโฟโล และมีบุตร 3 คน คือ ด.ช. แพททริค ด.ช. วิคเตอร์ และ ด.ญ. เซอรีนา ปัจจุบันทำงานอยู่ที่ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

การศึกษา

พ.ศ. 2523 เข้าร่วมในโครงการ Talent Identification Program (TIP) ของ Duke University ซึ่งครอบคลุมนักเรียนอายุ 12 ปีในภาคตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา ที่มีคะแนนสูงสุดใน 3% แรก และจากเด็ก 11,000 คนที่เข้าข่าย มี 9,000 คนที่ร่วมโครงการโดยสอบข้อสอบมาตรฐานเพื่อเข้ามหาวิทยาลัย (SAT) โดยได้คะแนนสูงอันดับสอง (Math 740 และ Verbal 640 จาก 800)

พ.ศ. 2524 เข้าร่วมในค่ายคณิตศาสตร์กับ TIP และเรียนคณิตศาสตร์ระดับ precalculus จนครบ

พ.ศ. 2524-2528 เข้าศึกษาเมื่ออายุ 13 ปี ที่ University of Cincinnati สหรัฐอเมริกา ได้รับ ปริญญา B.S. in Physics และ B.A. in Mathematics (summa cum laude) และทำงานวิจัยเรื่องสภาพ glass ในสารกึ่งตัวนำ (มีผลงานตีพิมพ์ใน Physical Review Letters)

พ.ศ. 2528-2534 เข้าศึกษาเมื่ออายุ 17 ปี ที่ University of Chicago สหรัฐอเมริกา ได้รับ ปริญญา Ph.D. in Physics และทำงานวิจัยเรื่องรังสีคอสมิกและอนุภาคพลังงานสูงจากพายุสุริยะ (มีผลงานตีพิมพ์ใน Nuclear Instruments and Methods และ Astrophysical Journal)

การทำงาน

ปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์พิเศษ ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล โดยเริ่มการทำงานหลังจากจบการศึกษาระดับปริญญาเอก ในปี พ.ศ. 2534 ได้ทำงานเป็นนักวิจัยที่ Enrico Fermi Institute, University of Chicago สหรัฐอเมริกา ระยะ 6 เดือน หลังจากนั้นเดินทางมาประเทศไทยทำงานเป็นอาจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ตั้งแต่ พ.ศ. 2534 จนถึง พ.ศ 2546 จึงได้ย้ายมาที่ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยมหิดลจนถึงปัจจุบัน ในปี พ.ศ. 2547 ได้รับการแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์พิเศษ (ตามกระบวนการเหมือนศาสตราจารย์) และได้เป็นครูพิเศษ สอนดาราศาสตร์ระดับมัธยม 4 ที่โรงเรียนจิตรลดา ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2548 จนถึงปัจจุบัน ได้มีส่วนร่วมในงานบริหาร โดยได้รับเลือกเป็นกรรมการประจำคณะวิทยาศาสตร์ ประเภทคณาจารย์ประจำตั้งแต่ปี พ.ศ. 2561 พร้อมกับที่เป็น "กรรมการประจำคณะฯ ประเภทคณาจารย์ประจำ" ก็เป็นกรรมการสภาอาจารย์ คณะวิทยาศาสตร์ และได้รับเลือกเป็น กรรมการสภามหาวิทยาลัยจากคณาจารย์ประจำตั้งแต่ปี พ.ศ. 2562

งานวิจัย

งานวิจัยที่ ศ.ดร. เดวิด รูฟโฟโล ทำร่วมกับนิสิต นักศึกษา และผู้ร่วมงานหลายคน ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกัมมันตรังสีรอบโลก โดยได้พัฒนาการวัดการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ และทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศ ซึ่งเรียกว่า “รังสีคอสมิก” และอนุภาคที่มีพลังงานมากพอ (มากกว่าประมาณ 1 GeV) จะมีปฏิกิริยานิวเคลียร์ในบรรยากาศโลก จนผลิต “showers” ที่มีอนุภาคทุติยภูมิจำนวนมาก มีอนุภาคแบบนี้ผ่านร่างกายของมนุษย์หลายร้อยอนุภาคต่อวินาที และที่ผ่านมาอนุภาคจากรังสีคอสมิกได้มีบทบาทในการกลายพันธุ์ทางชีววิทยาและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ทั้งนี้ บรรยากาศของโลกมีบทบาทหลัก และสนามแม่เหล็กโลกมีบทบาทรองในการป้องกันมนุษย์จากรังสีคอสมิกโดยตรง แต่เมื่อมนุษย์ขึ้นเครื่องบินหรือขึ้นไปในอวกาศ รังสีคอสมิกอาจเป็นภัยต่อสุขภาพ ดาวเทียมและยานอวกาศได้รับผลกระทบบ่อยโดยกัมมันตรังสีในอวกาศ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหนึ่งของ“สภาพอวกาศ” ที่แปรปรวนอย่างมากเนื่องจากลมสุริยะและพายุสุริยะ ถึงแม้ว่าพายุสุริยะไม่เคยฆ่ามนุษย์และไม่เคยทำให้สิ่งปลูกสร้างถล่ม แต่เคยทำให้ไฟฟ้าดับและเคยทำลายดาวเทียมและยานอวกาศที่ใช้สำหรับการสื่อสารหรือสาเหตุอื่น ๆ ที่ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมทางเศรษฐกิจในอวกาศและในบรรยากาศโลก ดังนั้น จึงมีความสนใจอย่างมากในการศึกษารังสีคอสมิกและพายุสุริยะ รังสีคอสมิกมีสององค์ประกอบหลักคือ อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ (solar energetic particles; SEPs) จากพายุสุริยะ และรังสีคอสมิกจากกาแล็กซี (Galactic cosmic rays; GCRs) ที่มาจากการระเบิดซูเปอร์โนวานอกระบบสุริยะของเรา ณ ที่อื่นในกาแล็กซี GCRs เข้ามาตลอดเวลาจากทุกทิศทุกทางโดยมักจะมีพลังงานเกิน 1 GeV จึงสามารถวัดอนุภาคทุติยภูมิจาก GCRs ด้วยเครื่องวัดบนพื้นดิน โดยเฉพาะ“เครื่องตรวจวัดนิวตรอน” ที่วัดนิวตรอนทุติยภูมิ และทำให้วัดการเปลี่ยนแปลงในฟลักซ์ของ GCRs ได้แม่นยำมาก ถึงระดับ 0.1% ส่วน SEPs มาเป็นครั้งเป็นคราวด้วยจำนวนมากหลังเกิดพายุสุริยะ แต่มีพายุสุริยะจำนวนน้อยที่สร้างฟลักซ์ของไอออนเกิน 1 GeV ที่วัดได้(เหนือ “สัญญาณรบกวน” จาก GCRs) ในระดับพื้นดินเหตุการณ์เช่นนี้เรียกว่าการเพิ่มที่ระดับพื้นดิน (ground level enhancement; GLE) โดย GLE เป็นสิ่งที่น่าเป็นห่วง เพราะไม่สามารถคาดการณ์ได้ และนานๆ ครั้งจะมีกัมมันรังสีรอบโลกเพิ่มอย่างมาก โดยเฉพาะใกล้ขั้วโลก ซึ่งเป็นตำแหน่งที่อนุภาคตํ่ากว่า 1 GeV สามารถผ่านสนามแม่เหล็กโลกได้

หลังจากเดินทางมาประเทศไทย ศ.ดร. เดวิด รูฟโฟโล เริ่มงานวิจัยหลายด้าน และได้ตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานในวารสารวิจัยระดับนานาชาติที่เป็นที่ยอมรับ ดังนี้

1. การพัฒนาวิธีการแก้สมการด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองการขนส่งของอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์มาถึงโลก โดยคำนึงถึงผลของลมสุริยะ

2. การคิดวิธีวิเคราะห์ข้อมูลอนุภาคพลังงานสูงจากพายุสุริยะ พร้อมการจำลองการขนส่งอนุภาคอย่างแม่นยำ จนสามารถหาอัตราต่อเวลาที่อนุภาคออกจากพายุสุริยะ

3. การศึกษาผลกระทบของเชือกฟลักซ์แม่เหล็กในระบบสุริยะ เนื่องจากพายุสุริยะต่อการขนส่งของอนุภาคพลังงานสูงจากพายุสุริยะครั้งต่อไป และต่อรังสีคอสมิกจากกาแล็กซี

4. การพัฒนาโปรแกรมจำลองการขนส่งของอนุภาคพลังงานสูง เพื่อศึกษาผลกระทบของคลื่นกระแทกต่อประชากรอนุภาคข้างหน้าคลื่นกระแทกซึ่งสามารถใช้ในการพยากรณ์ล่วงหน้าก่อนคลื่นกระแทกจากพายุสุริยะจะกระทบกับโลก

5. การคิดทฤษฎีการเร่งของอนุภาค ณ คลื่นกระแทกในเวลาจำกัด และพิสูจน์ด้วยการเทียบกับผลการสังเกตด้วยยานอวกาศ

6. การอธิบาย "dropouts" ในอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ ในรูปของโครงสร้างความปั่นป่วนที่มี wave vectors ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กเฉลี่ย

7. การช่วยคิดวิธีอธิบายที่มาของโครงสร้าง "moss" ในบรรยากาศดวงอาทิตย์ และพิสูจน์ด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์

8. การคิดข้อสมมุติฐาน random ballistic decorrelation สำหรับการคำนวณสัมประสิทธิ์การฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็กและอนุภาคพลังงานสูงในสนามแม่เหล็กปั่นป่วน

9. การพัฒนาแบบจำลองและทฤษฎีการฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็กสำหรับความปั่นป่วนแบบ reduced magneto-hydrodynamics (RMHD)

10. การค้นพบและอธิบายปรากฏการณ์ใหม่ในการขนส่งของอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์คือ squeezing ในการกระจายตัวเนื่องจากโครงสร้างความปั่นป่วน

11. การช่วยคิดคำอธิบายสำหรับ anisotropy ในรังสีคอสมิกที่วัดที่ดอยอินทนนท์ ที่สูงผิดปกติหลายวันติดต่อกัน โดยอธิบายในรูปของโครงสร้าง coronal holes ในบรรยากาศดวงอาทิตย์

12. การพัฒนาวิธีวิเคราะห์ข้อมูลจากเครื่องตรวจวัดนิวตรอนในรูปแบบใหม่ ซึ่งบ่งบอกว่าพฤติกรรมของฟลักซ์ต่อพลังงานนั้น ได้เปลี่ยนแปลงกะทันหันภายในประมาณ 1 ปีจาการสลับขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์

13. การพัฒนาตัวแปรใหม่เพื่อ parameterize การเดินสุ่มของเส้นสนามแม่เหล็ก ภายใต้ความปั่นป่วนในอวกาศ ต่อเมื่อสนามแม่เหล็กเฉลี่ยไม่แรงนัก ซึ่งทำให้สามารถพัฒนาทฤษฎีการเดินสุ่มฯ ในกรณีนั้น

14. การวัดผลกระทบของอาคารต่อการวัดนิวตรอนจากรังสีคอสมิก โดยใช้เครื่องตรวจวัดนิวตรอนขนาดย่อม ที่ยืมมาจากกลุ่มวิจัยที่แอฟริกาใต้ ทั้งข้างในและข้างนอกอาคาร

15. การคิดวิธีวิเคราะห์ฮิสโตแกรมของช่วงเวลาระหว่างการวัดนิวตรอนในเครื่องตรวจวัดนิวตรอน โดยลบผลจาก chance coincidence จนให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับพลังงานของรังสีคอสมิกจากกาแล็กซี ซึ่งนับเป็นครั้งแรกที่วัดได้ในสถานีตรวจวัดนิวตรอนทั่วโลก

นอกจากงานวิจัยทางด้านทฤษฎีและการทำแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์แล้ว ยังได้ทำการติดตั้งสถานีตรวจวัดนิวตรอนเพื่อวัดรังสีคอสมิกในประเทศไทย ด้วยเหตุผลว่าประเทศไทยมีค่าพลังงานขั้นตํ่าที่รังสีคอสมิกผ่านสนามแม่เหล็กโลกได้สูงที่สุดในโลก โดยอนุภาคโปรตอนต้องมีพลังงานถึง 17 GeV จึงจะมาถึงประเทศไทยได้ ดังนั้น สถานีตรวจวัดนิวตรอนในประเทศไทยจึงให้ข้อมูลที่มีเอกลักษณ์ และ GCRs ที่มีพลังงานสูงขึ้นทำให้มีการรับรู้จากระยะไกล (remote sensing) ของสภาพในตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ได้ไกลมากขึ้น ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล ได้เล่าให้นักวิทยาศาสตร์ในต่างประเทศฟังถึงความฝันที่จะมีเครื่องตรวจวัดนิวตรอนในประเทศไทย และความฝันเริ่มเป็นจริงเมื่อมีกลุ่มบุคคลที่ประเทศญี่ปุ่นเสนอบริจาคเครื่องตรวจวัดนิวตรอนให้กับกลุ่ม ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล ต่อจากนั้น สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานนามว่า สถานีตรวจวัดนิวตรอนสิรินธร ส่วนกองทัพอากาศได้กรุณาอนุญาตให้ติดตั้งสถานีฯ ที่ศูนย์ควบคุมและรายงานดอยอินทนนท์ ซึ่งเป็นยอดเขาที่สูงที่สุดของประเทศไทย เรื่องความสูงนี้มีความสำคัญมากเพราะทำให้อัตรานับรังสีเพิ่มขึ้นหลายเท่าเมื่อเทียบกับระดับทะเล ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล และคณะเริ่มเก็บข้อมูลในปี 2550 จึงนับว่าฝันกลายเป็นจริงหลังเวลาผ่านไป 18 ปี ขณะนี้ นับว่า ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล เป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ไม่กี่คนที่ทำงานวิจัยทางด้านคอมพิวเตอร์ ด้านทฤษฎี และด้านปฏิบัติไปพร้อมกัน ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ใหม่จากมหาวิทยาลัยเดลาแวร์ ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล และคณะได้พัฒนาเทคนิควัดการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของรังสีคอสมิก จากการกระจายตัวของระยะเวลาระหว่างนิวตรอนที่วัดที่ดอยอินทนนท์ ซึ่งเป็นความสามารถใหม่ในประวัติการใช้เครื่องตรวจวัดนิวตรอนในระยะเวลา 65 ปี ด้วยข้อมูลจากดอยอินทนนท์พร้อมด้วยเครื่องตรวจวัดนิวตรอนที่อื่นในโลก ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล และคณะได้แสดงให้เห็นว่าผลกระทบของวัฏจักรจุดมืดต่อฟลักซ์ของ GCR ที่มีพลังงานหลาย GeV แตกต่างเชิงคุณภาพจากรูปแบบที่เคยพบที่พลังงานตํ่ากว่า ข้อมูลจากดอยอินทนนท์สำหรับ GCR พลังงานสูงเกี่ยวข้องอย่างมากกับสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ โดยทำให้มีเส้นทางลัดเมื่อเทียบกับเส้นทางตามแผ่นกระแสที่มีลักษณะเป็นคลื่น (ซึ่งเป็นเส้นทางของอนุภาคที่มีพลังงานตํ่ากว่า) เมื่อแผ่นกระแสมีมุมเอียงที่สูง

รางวัลและประกาศเกียรติคุณ

พ.ศ. 2554 รางวัลผลงานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติของมหาวิทยาลัยมหิดลประจำปี 2553 สาขาวิทยาศาสตร์กายภาพ

พ.ศ. 2555 ได้รับสัญชาติไทย

พ.ศ. 2556 รางวัลอาจารย์ตัวอย่าง (ระดับอาวุโส) จากคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

พ.ศ. 2556 Fellow ของ The World Academy of Sciences (TWAS) โดยเป็นคนไทยคนที่ 5 ที่เคยได้รับเลือก และเป็นคนแรกในเวลา 18 ปีที่ผ่านมา

พ.ศ. 2557 MU Brand Ambassador ของมหาวิทยาลัยมหิดล

พ.ศ. 2557 รางวัลมหาวิทยาลัยมหิดล ด้านวิจัย

พ.ศ. 2558 Fellow ภายใต้ Chinese Academy of Sciences President’s International Fellowship Initiative

พ.ศ. 2558 รางวัลอาจารย์ตัวอย่าง จากสภาคณาจารย์ มหาวิทยาลัยมหิดล

พ.ศ. 2559 ทุนส่งเสริมกลุ่มวิจัย (เมธีวิจัยอาวุโส สกว.) จากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

พ.ศ. 2560 รางวัลนักวิทยาศาสตร์ดีเด่น โดยเป็นนักฟิสิกส์คนที่ 3 ที่ได้รับ และคนแรกในรอบ 30 ปีที่ผ่านมา

เครื่องราชอิสริยาภรณ์

• พ.ศ. 2565 – เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันเป็นที่สรรเสริญยิ่งดิเรกคุณาภรณ์ ชั้นที่ 4 จตุตถดิเรกคุณาภรณ์ (จ.ภ.)