ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ (Atomic, Molecular, and Optical physics: AMO (อ่าน เอ-เอ็ม-โอ) physics) เป็น ศาสตร์แขนงหนี่งของฟิสิกส์ที่ศึกษาเกี่ยวกับ สสาร และ ปฏิกิริยาระหว่าง แสง (light) กับ สสาร (matter) ที่ระดับขนาดเท่ากับ อะตอมเดี่ยว หรือ โครงสร้างที่ประกอบไปด้วยอะตอมจำนวนไม่มากนัก ศาสตร์แขนงนี้เป็นการรวมเอา (1) ฟิสิกส์อะตอม (atomic physics) , (2) ฟิสิกส์โมเลกุล (molecular physics) และ (3) ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ (optical physics) เข้าไว้ด้วยกัน

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ มีกำเนิดมาพร้อมกับ ฟิสิกส์สาขาหลักๆ สามสาขา นับจากการศึกษาโครงสร้างของอะตอม การค้นพบการแผ่รังสีจากวัตถุดำ และ การศึกษาทดลองเกี่ยวกับโมเลกุล หากแต่ว่า ชื่ออย่างเป็นทางการของสาขา  ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ ยังไม่ได้ถือกำเนิดขึ้น

ฟิสิกส์ทั้งสามแขนง ได้ถูกนำมารวมไว้ในกลุ่มเดียวกันเนื่องมาจากเหตุผลหลายๆ ข้อ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกันของ อะตอม โมเลกุล และ แสง, ความคล้ายคลึงกันของวิธีการที่ใช้ศึกษา และ ลักษณะร่วม ของ ระดับขนาดของพลังงานที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้นักฟิสิกส์ใช้ความรู้ทั้ง ทาง ฟิสิกส์ดั้งเดิม (classical physics) และ ควอนตัมฟิสิกส์ (quantum physics) ในการศึกษาศาสตร์แขนงนี้

เมื่อศาสตร์ทั้งสามนี้ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งเป็นการพัฒนาที่ขนานไปกับพัฒนาการของกลศาสตร์ควอนตัม ความเชื่อมโยงกันระหว่างสาขาก็มีมากขึ้น และ หลอมรวมเข้าด้วยกันตามกาลเวลา ความเชื่อมโยงยิ่งมีมากขึ้นไปอีกเมื่อมีการประดิษฐ์ เลเซอร์ ขึ้นในห้องปฏิบัติการ ซึ่งโดยตัวของมันเองแล้ว เลเซอร์ ก็คือผลพวงหนึ่งของความรู้ความเข้าใจใน ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์

สิ่งที่บ่งบอกช่วงระยะเวลากำเนิดชื่อสาขาอย่างเป็นทางการของ  AMO นั้นเช่น การที่ American Physical Society (APS) มีการตั้งภาคเฉพาะสำหรับ AMO ชื่อว่า เด-มอพ (Division of Atomic, Molecular, and Optical Physics: DAMOP) ขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2486 ซึ่งเป็นช่วงแรกๆ ของกำเนิดทฤษฎีอิเล็กโทรดายนามิกส์ควอนตัม หรือ อย่างเช่นการกำเนิดของวารสาร Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics ขึ้นในปี พ.ศ. 2511 หลังการค้นพบเลเซอร์ ได้ 8 ปี

ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ เป็นศาสตร์ที่เชื่อมโยงกับวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ ได้กว้างขวางมาก โดยจะเห็นได้จาก การนำความรู้ความเข้าใจใน ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และทัศนศาสตร์ ไปประยุกต์ใช้ในหลายทาง

ตัวอย่างการนำความเข้าใจใน AMO ไปประยุกต์ใช้ 

 การนำคุณสมบัติต่างๆ ของอะตอมและโมเลกุลที่วัดได้จาก AMO ไปใช้ในฟิสิกส์สาขาอื่น
 การตรวจวัดสารเคมีปนเปื้อนในอากาศ
 การใช้เลเซอร์กักขัง และ ศึกษา เซลล์ในงานวิจัยทางชีววิทยา
 การใช้เลเซอร์กับการผ่าตัดทางการแพทย์
 การใช้นาฬิกาอะตอมในระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก (Global Positioning System: GPS)
 การใช้เลเซอร์กำลังสูงในงานวิจัยนิวเคลียร์ฟิวชัน

ตัวอย่างงานวิจัยพื้นฐานของ AMO ในปัจจุบัน 
 การวิจัยวิธีการทำอะตอมให้มีอุณหภูมิต่ำยิ่งยวดโดยใช้เลเซอร์
 การวิจัยคุณสมบัติของอะตอม และ โมเลกุลที่มีอุณหภูมิต่ำยิ่งยวด
 การวิจัยเกี่ยวกับ การชนกันของอะตอมที่อุณหภูมิต่ำยิ่งยวด
 การวิจัยเกี่ยวกับ สถานะควบแน่น โบส - ไอน์สไตน์ ในก๊าซเจือจาง
 การวิจัยเกี่ยวกับ การทำให้แสง เคลื่อนที่ช้าลง หรือ เร็วขึ้น
 การวิจัยเกี่ยวกับ การทำเลเซอร์ ให้ปลดปล่อยเป็นห้วงจังหวะ ที่สั้นยิ่งยวด
 การวิจัยเกี่ยวกับ การใช้เลเซอร์ห้วงสั้นยิ่งยวด ในการศึกษาการเคลื่อนที่ของ อะตอมในโมเลกุล 
 การวิจัยเกี่ยวกับ การใช้เลเซอร์ห้วงสั้นยิ่งยวด ในการศึกษาการเคลื่อนที่ของ อิเล็กตรอนในอะตอม
 การวิจัยเกี่ยวกับ การวัดคุณสมบัติพื้นฐานของอะตอม โดยมีความแม่นยำสูงมาก
 การวิจัยเกี่ยวกับ อะตอมริดเบอร์ก
 การวิจัยเกี่ยวกับ สารสนเทศควอนตัม และ คอมพิวเตอร์ควอนตัม

ฟิสิกส์อะตอม 
ฟิสิกส์อะตอม เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ อะตอม เช่น การทำปฏิกิริยาระหว่าง อะตอม กับ อะตอม, การทำปฏิกิริยาระหว่าง อะตอม กับ แสง, สถิติทางควอนตัมของอะตอม

ฟิสิกส์อะตอม แตกต่างกับ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ตรงที่ ฟิสิกส์อะตอม มุ่งศึกษา คุณสมบัติของอะตอมในภาพกว้าง ซึ่ง ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดย สถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม ในขณะที่ ฟิสิกส์นิวเคลียร์ มุ่งศึกษาเฉพาะ คุณสมบัติของนิวเคลียสของอะตอม (Atomic nucleus)

ฟิสิกส์โมเลกุล 
ฟิสิกส์โมเลกุล เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ โมเลกุล (โครงสร้างที่ประกอบไปด้วยอะตอมมากกว่าหนึ่งตัว) เช่น การศึกษา ชั้นพลังงานที่มีในโมเลกุล, สถิติทางควอนตัมของโมเลกุล, พันธะระหว่างอะตอมที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล, การทำปฏิกิริยาระหว่าง โมเลกุล กับ อะตอม, โมเลกุล กับ โมเลกุล และ โมเลกุล กับ แสง

ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ 
ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ เป็นศาสตร์ที่ศึกษา คุณสมบัติพื้นฐานทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับ แสง เช่น การแทรกสอด และ การเลี้ยวเบนของแสง, ปฏิกิริยาระหว่างแสง กับ อะตอม, สถิติทางควอนตัมของแสง

ฟิสิกส์ทัศนศาสตร์ สามารถถูกแบ่งออกได้เป็น สองแขนง ขึ้นกับวิธีที่ใช้อธิบาย คือ 
 ทัศนศาสตร์ดั้งเดิม (optics หรือ classical optics)
 ทัศนศาสตร์เชิงควอนตัม (quantum optics)

รางวัลโนเบลที่เกี่ยวข้องกับ ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และ ทัศนศาสตร์

พุทธศักราช  2444 - 2468

พุทธศักราช  2469-2493

พุทธศักราช 2493-2518

พุทธศักราช 2519-2543

พุทธศักราช 2543-2549

บทความที่เกี่ยวข้องอื่นๆ 
 สาขาย่อย: ฟิสิกส์อะตอม, ฟิสิกส์โมเลกุล, การหาความถี่จำเพาะ (spectroscopy) , เคมีเชิงฟิสิกส์ หรือ เคมีฟิสิกส์, ทัศนศาสตร์ดั้งเดิม (classical optics) , ทัศนศาสตร์เชิงควอนตัม (quantum optics) , โฟโตนิกส์ (photonics)
 สาขาที่เกี่ยวข้อง: กลศาสตร์ควอนตัม, เคมีเชิงควอนตัม (quantum chemistry) , วิทยาศาสตร์ระดับนาโนเมตร (nano sciences) , ชีวฟิสิกส์ (biophysics)
 important publications in atomic, molecular, and optical physics

อ้างอิง และ หมายเหตุ 

 The politics of excellence, beyond the nobel prize, R. Friedman, 2002.
 "Nobel Century: a biographical analysis of physics laureates", in Interdisciplinary Science Reviews, by Claus D. Hillebrand, June 2002, No 2. p.87-93.
 Atomic, Molecular, and Optical Physics, National Academy Press, 1986

แหล่งข้อมูลอื่น 

 รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
 Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (DAMOP)

ฟิสิกส์