http://www.bkw.ac.th/content/snet3/saowalak/wave/wave.htm
http://blake.prohosting.com/pstutor/physics/wave/wave_concept.html
http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B9%88%E0%B8%99
http://www.icphysics.com/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=54
http://www.bs.ac.th/lab2000/physicweb/sonic.htm
วันพฤหัสบดีที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2553
กัมมันตรังสี
ในปี ค.ศ. 1896 อองตวน อองรี เบ็กเคอเรล นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส พบว่า เมื่อเก็บแผ่นฟิล์มถ่ายรูปที่หุ้มด้วยกระดาษสีดำไว้กับสารประกอบของยูเรเนียม ฟิล์มจะมีลักษณะเหมือนถูกแสง และเมื่อทำการทดลองกับสารประกอบของยูเรเนียมชนิดอื่นๆ ก็ได้ผลเช่นเดียวกัน จึงสรุปได้ว่าน่าจะมีรังสีแผ่ออกมาจากธาตุยูเรเนียม ดังภาพ
ภาพที่ 10 การทดลองสารกัมมันตรังสีของอองตวน อองรี เบ็กเคอเรล
ต่อมา ปีแอร์ และมารี กูรี ได้ค้นพบว่า ธาตุยูพอโลเนียม เรเดียม และทอเรียม ก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน เพราะฉะนั้นจึงสรุปได้ว่า
ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82
กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง รังสีที่ได้จากการสลายตัว มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีบีตา และรังสีแกมมา
ในนิวเคลียสของธาตุประกอบด้วยโปรตอนซึ่งมีประจุบวกและนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า สัดส่วนของจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนไม่เหมาะสมจนทำให้ธาตุนั้นไม่เสถียร ธาตุนั้นจึงปล่อยรังสีออกมาเพื่อปรับตัวเองให้เสถียร ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น
(ธาตุยูเรเนียม) (ธาตุทอเลียม) (อนุภาคแอลฟา)
จะเห็นได้ว่า การแผ่รังสีจะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้ หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุ มีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน เรียกว่า ครึ่งชีวิตของธาตุ
ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้
ตารางที่ 7 ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด
ชนิดของรังสี สัญลักษณ์ สมบัติ
รังสีแอลฟา
หรืออนุภาคแอลฟา หรือ เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค มีประจุไฟฟ้า +2 มีเลขมวล 4 มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำเพียงแค่กระดาษ อากาศที่หนาประมาณ 2-3 cm น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร หรือโลหะบางๆ ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้
รังสีบีตา
หรืออนุภาคบีตา หรือ มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน (น้อยมาก) มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า สามารถผ่านแผ่นโลหะบางๆ ได้ และมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
รังสีแกมมา เป็นคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ไม่มีประจุ ไม่มีมวล เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง มีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง สามารถผ่านแผ่นตะกั่วหนา 8 mm หรือแผ่นคอนกรีตหนาๆ ได้
ภาพที่ 11 อำนาจทะลุทะลวงของรีงสีต่างๆ
การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี
การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ
1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรงนักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณูเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
ภาพที่ 12 การเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน
2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี คือ ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) ดังภาพ
ภาพที่ 13 การเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน
ประโยชน์จากการใช้ธาตุกัมมันตรังสี
1. ด้านธรณีวิทยา การใช้คาร์บอน-14 (C-14) คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ
2. ด้านการแพทย์ ใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไธรอยด์ โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง
3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ฟอสฟอรัส 32 (P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และใช้โพแทสเซียม-32 (K–32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการ ตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบนอัญมณีเพื่อให้มีสีสันสวยงาม
5. ด้านการถนอมอาหาร ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น
6. ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
เอ็กซ์-เรย์ อาบรังสีเพื่อถนอมอาหาร โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์
ภาพที่ 14 ตัวอย่างประโยชน์จากธาตุกัมมันตรังสี
ตารางที่ 8 แสดงธาตุและไอโซโทป
ธาตุ/ไอโซโทป
ครึ่งชีวิต
แบบการสลายตัว
ประโยชน์
Tc -99
6 ชั่วโมง
C-14
5,760 ปี
บีตา
หาอายุวัตถุโบราณ
Co-60
5.26 ปี
แกมมา
รักษามะเร็ง
Au-198
2.7 วัน
บีตา แกมมา
วินิจฉัยตับ
I-125
60 วัน
แกมมา
หาปริมาณเลือด
I-131
8.07 วัน
บีตา แกมมา
วินิจฉัยอวัยวะ
P-32
14.3 วัน
บีตา
รักษามะเร็ง
Pu-239
24,000 ปี
แอลฟา แกมมา
พลังงาน
K-40
1x109 ปี
บีตา
หาอายุหิน
U-238
4.5x109 ปี
แอลฟา แกมมา
วัตถุเริมต้นให้ Pu-239
U-235
7.1x109 ปี
แอลฟา แกมมา
รักษามะเร็ง
Cl-36
4x105 ปี
Po-216
0.16 วินาที
Ra-226
1,600 ปี
แอลฟา แกมมา
รักษามะเร็ง
โทษของธาตุกัมมันตรังสี
1. ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่า โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก
2. ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้
ภาพที่ 10 การทดลองสารกัมมันตรังสีของอองตวน อองรี เบ็กเคอเรล
ต่อมา ปีแอร์ และมารี กูรี ได้ค้นพบว่า ธาตุยูพอโลเนียม เรเดียม และทอเรียม ก็สามารถแผ่รังสีได้เช่นเดียวกัน เพราะฉะนั้นจึงสรุปได้ว่า
ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่แผ่รังสีได้ เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมไม่เสถียร เป็นธาตุที่มีเลขอะตอมสูงกว่า 82
กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่อง รังสีที่ได้จากการสลายตัว มี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีบีตา และรังสีแกมมา
ในนิวเคลียสของธาตุประกอบด้วยโปรตอนซึ่งมีประจุบวกและนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า สัดส่วนของจำนวนโปรตอนต่อจำนวนนิวตรอนไม่เหมาะสมจนทำให้ธาตุนั้นไม่เสถียร ธาตุนั้นจึงปล่อยรังสีออกมาเพื่อปรับตัวเองให้เสถียร ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น
(ธาตุยูเรเนียม) (ธาตุทอเลียม) (อนุภาคแอลฟา)
จะเห็นได้ว่า การแผ่รังสีจะทำให้เกิดธาตุใหม่ได้ หรืออาจเป็นธาตุเดิมแต่จำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนอาจไม่เท่ากับธาตุเดิม และธาตุกัมมันตรังสีแต่ละธาตุ มีระยะเวลาในการสลายตัวแตกต่างกันและแผ่รังสีได้แตกต่างกัน เรียกว่า ครึ่งชีวิตของธาตุ
ครึ่งชีวิตเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทปและสามารถใช้เปรียบเทียบอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดได้
ตารางที่ 7 ชนิดและสมบัติของรังสีบางชนิด
ชนิดของรังสี สัญลักษณ์ สมบัติ
รังสีแอลฟา
หรืออนุภาคแอลฟา หรือ เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มีโปรตอนและนิวตรอนอย่างละ 2 อนุภาค มีประจุไฟฟ้า +2 มีเลขมวล 4 มีอำนาจทะลุทะลวงต่ำเพียงแค่กระดาษ อากาศที่หนาประมาณ 2-3 cm น้ำที่หนาขนาดมิลลิเมตร หรือโลหะบางๆ ก็สามารถกั้นอนุภาคแอลฟาได้
รังสีบีตา
หรืออนุภาคบีตา หรือ มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน (น้อยมาก) มีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า สามารถผ่านแผ่นโลหะบางๆ ได้ และมีความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
รังสีแกมมา เป็นคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก ไม่มีประจุ ไม่มีมวล เป็นรังสีที่มีพลังงานสูง มีความเร็วเท่ากับความเร็วแสงและมีอำนาจทะลุทะลวงสูง สามารถผ่านแผ่นตะกั่วหนา 8 mm หรือแผ่นคอนกรีตหนาๆ ได้
ภาพที่ 11 อำนาจทะลุทะลวงของรีงสีต่างๆ
การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี
การเกิดปฏิกิริยาของธาตุกัมมันตรังสี เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งมี 2 ประเภท คือ
1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา ถ้าไม่สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้อาจเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรงนักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณูเพื่อใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า
ภาพที่ 12 การเกิดปฏิกิริยาฟิชชัน
2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการคายความร้อนออกมาจำนวนมหาศาลและมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชันเสียอีก ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันดี คือ ปฏิกิริยาระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) ดังภาพ
ภาพที่ 13 การเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน
ประโยชน์จากการใช้ธาตุกัมมันตรังสี
1. ด้านธรณีวิทยา การใช้คาร์บอน-14 (C-14) คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ
2. ด้านการแพทย์ ใช้ไอโอดีน-131 (I-131) ในการติดตามเพื่อศึกษาความผิดปกติของต่อมไธรอยด์ โคบอลต์-60 (Co-60) และเรเดียม-226 (Ra-226) ใช้รักษาโรคมะเร็ง
3. ด้านเกษตรกรรม ใช้ฟอสฟอรัส 32 (P-32) ศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช ปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ที่ต้องการ และใช้โพแทสเซียม-32 (K–32) ในการหาอัตราการดูดซึมของต้นไม้
4. ด้านอุตสาหกรรม ใช้ธาตุกัมมันตรังสีตรวจหารอยตำหนิ เช่น รอยร้าวของโลหะหรือท่อขนส่งของเหลว ใช้ธาตุกัมมันตรังสีในการ ตรวจสอบและควบคุมความหนาของวัตถุ ใช้รังสีฉายบนอัญมณีเพื่อให้มีสีสันสวยงาม
5. ด้านการถนอมอาหาร ใช้รังสีแกมมาของธาตุโคบอลต์-60 (Co–60) ปริมาณที่พอเหมาะใช้ทำลายแบคทีเรียในอาหาร จึงช่วยให้เก็บรักษาอาหารไว้ได้นานขึ้น
6. ด้านพลังงาน มีการใช้พลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูของยูเรีเนียม-238 (U-238) ต้มน้ำให้กลายเป็นไอ แล้วผ่านไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
เอ็กซ์-เรย์ อาบรังสีเพื่อถนอมอาหาร โรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์
ภาพที่ 14 ตัวอย่างประโยชน์จากธาตุกัมมันตรังสี
ตารางที่ 8 แสดงธาตุและไอโซโทป
ธาตุ/ไอโซโทป
ครึ่งชีวิต
แบบการสลายตัว
ประโยชน์
Tc -99
6 ชั่วโมง
C-14
5,760 ปี
บีตา
หาอายุวัตถุโบราณ
Co-60
5.26 ปี
แกมมา
รักษามะเร็ง
Au-198
2.7 วัน
บีตา แกมมา
วินิจฉัยตับ
I-125
60 วัน
แกมมา
หาปริมาณเลือด
I-131
8.07 วัน
บีตา แกมมา
วินิจฉัยอวัยวะ
P-32
14.3 วัน
บีตา
รักษามะเร็ง
Pu-239
24,000 ปี
แอลฟา แกมมา
พลังงาน
K-40
1x109 ปี
บีตา
หาอายุหิน
U-238
4.5x109 ปี
แอลฟา แกมมา
วัตถุเริมต้นให้ Pu-239
U-235
7.1x109 ปี
แอลฟา แกมมา
รักษามะเร็ง
Cl-36
4x105 ปี
Po-216
0.16 วินาที
Ra-226
1,600 ปี
แอลฟา แกมมา
รักษามะเร็ง
โทษของธาตุกัมมันตรังสี
1. ถ้าร่างกายได้รับจะทำให้โมเลกุลภายในเซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงไม่สามารถทำงานตามปกติได้ ถ้าเป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมก็จะเกิดการผ่าเหล่า โดยเฉพาะเซลล์สืบพันธุ์เมื่อเข้าไปในร่างกายจะไปสะสมในกระดูก
2. ส่วนผลที่ทำให้เกิดความป่วยไข้จากรังสี เมื่ออวัยวะส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้รับรังสี โมเลกุลของธาตุต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์จะแตกตัว ทำให้เกิดอาการป่วยไข้และเกิดมะเร็งได้
วันพฤหัสบดีที่ 2 กันยายน พ.ศ. 2553
รังสีแกมมา (gamma ray)
รังสีแกมมา ( gamma ray) คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีช่วงความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-ray) ที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 10-13 ถึง 10-7 หรือก็คือคลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10-13 นั่นเอง การที่ความยาวคลื่นสั้นนั้น ย่อมหมายถึงความถี่ที่สูง และพลังงานที่สูงตามไปด้วย ดังนั้นรังสีแกมมาถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงที่สุดในบรรดาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ที่เหลือทั้งหมดการค้นพบ
การค้นพบรังสีแกมมา โดย พอล วิลลาร์ด (Paul Villard) นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส พลอ วิลลาร์ด ค้นพบรังสีแกมมาจากการศึกษากัมมันตภาพรังสีที่ออกมาจากยูเรเนียม ซึ่งถูกค้นพบมาก่อนแล้วว่าบางส่วนจะเบนไปทางหนึ่ง เมื่อผ่านสนามแม่เหล็กบางส่วนจะเบนไปอีกทางหนึ่ง กัมมันตภาพรังสีทั้งสองประเภทนี้ คือ รังสีแอลฟา และรังสีบีตา
รังสีแกมมากับปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือปฏิกิริยาที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับนิวเคลียสของอะตอม ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือการลด โปรตอนหรือนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม เช่นปฏิกิริยานี้
จะเห็นได้ว่าโซเดียม ได้มีการรับนิวตรอนเข้าไป เมื่อนิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร จึงเกิดการคายพลังงานออกมา และพลังงานที่คายออกมานั้น เมื่ออยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว มันก็คือรังสีแกมมานั่นเอง
โดยทั่วไป รังสีแกมมาที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรนั้น มักจะมีค่าพลังงานที่แตกต่างกันไปตามแต่ละชนิดของไอโซโทป ซึ่งถือเป็นคุณลักษณะประจำไอโซโทปนั้น ๆ
การประยุกต์ใช้งาน
ในปัจจุบันถึงแม้ว่ารังสีแกมมาจะไม่เป็นที่รู้จักและใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วไปในปัจจุบัน เหมือนอย่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ ที่คนทั่วไปมักรู้จักกันดี เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ หรือแม้แต่รังสีเอกซ์ ที่มีความคล้ายคลึงกับรังสีแกมมาที่สุดแล้ว เนื่องจากการใช้ประโยชน์ของรังสีแกมมา ไม่ค่อยได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของผู้คนเท่าไร ส่วนใหญ่มักจะใช้ในงานวิจัยและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลาย แต่คุณสมบัติพิเศษของมันในเรื่องของพลังงานที่สูงกว่าคลื่นชนิดอื่น ๆ จึงทำให้สามารถใช้ประโยชน์ได้ในงานต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
เทคโนโลยีพันธุกรรม (Genetic Technology)
รังสีแกมมาใช้ในการเหนี่ยวนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิต เพราะมันมีพลังงานสูง ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับดีเอ็นเอ โดยปกติสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีหน้าที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เมื่อเซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมจะทำให้เกิดหน่วยพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น สีของดอก รูปลักษณะของลำต้น ใบ เป็นต้น
กล้องโทรทัศน์รังสีแกมมา
เหตุการณ์บางอย่างที่เกิดขึ้นบนเอกภพเช่นการชนกันของดวงดาวหรือหลุมดำ การระเบิดจะก่อให้เกิดรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงมากเดินทางข้ามอวกาศมายังโลกของเรา เนื่องจากชั้นบรรยากาศจะกรองเอารังสีแกมมาจากอวกาศออกไปจนหมดสิ้น รังสีแกมมาเหล่านั้นจึงไม่สามารถทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ได้ แต่ก็ทำให้การศึกษารังสีแกมมาที่เกิดจากเหตุการณ์บนอวกาศไม่สามารถทำได้เช่นกัน จึงมีความจำเป็นที่จะต้องศึกษารังสีแกมมาที่มาจากอวกาศเหนือชั้นบรรยากาศเท่านั้น ดังนั้นกล้องโทรทัศน์รังสีแกมมาจำเป็นที่จะต้องติดตั้งอยู่บนดาวเทียมเท่านั้น
การถนอมอาหาร
เทคโนโลยีการถนอมอาหารนั้นมีหลากหลายวิธี โดยสาระสำคัญทั้งหมดอยู่ที่การพยายามฆ่าเชื้อโรคไปจากอาหารและ/หรือป้องกันไม่ให้เชื้อโรคเจริญเติบโตอยู่ได้ โดยทั่วไปแล้วการใช้ความร้อนเป็นวิธีที่ธรรมดาสามัญและนับได้ว่าเป็นวิธีที่ค่อนข้างได้ผลมาก หากเพียงแต่การใช้ความร้อน เป็นการบีบบังคับว่าอาหารนั้นจำเป็นที่จะต้องสุกจึงจะถนอมไว้ได้ เพื่อตัดปัญหานี้ การใช้ฉายรังสีจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
เนื่องจากการฉายรังสีที่มีพลังงานสูง เช่นรังสีแกมมานี้ จะไปทำลายเซลล์สิ่งมีชีวิต ร่วมไปถึงสารพันธุกรรมต่าง ๆ ทำให้เซลล์สิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ตาย โดยที่ไม่กระทบกระเทือนกับอาหาร ถึงแม้ว่าการดูดซึมรังสีของอาหารจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นมาเล็กน้อย แต่สิ่งนั้นก็ก่อให้เกิดความผิดเพี้ยนของรสชาติอาหารไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าการฉายรังสีดูเหมือนจะเป็นหนทางที่ดีในการถนอมอาหาร แต่กลุ่มผู้บริโภคบางส่วนก็มีแนวคิดที่ว่าการฉายรังสีอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาบางอย่างกับอาหารแล้วทำให้เกิดสารที่เป็นพิษต่อร่างกายได้ จึงทำให้การใช้เทคโนโลยีการฉายรังสีไม่เป็นที่แพร่หลายเท่าใดนัก
การค้นพบรังสีแกมมา โดย พอล วิลลาร์ด (Paul Villard) นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส พลอ วิลลาร์ด ค้นพบรังสีแกมมาจากการศึกษากัมมันตภาพรังสีที่ออกมาจากยูเรเนียม ซึ่งถูกค้นพบมาก่อนแล้วว่าบางส่วนจะเบนไปทางหนึ่ง เมื่อผ่านสนามแม่เหล็กบางส่วนจะเบนไปอีกทางหนึ่ง กัมมันตภาพรังสีทั้งสองประเภทนี้ คือ รังสีแอลฟา และรังสีบีตา
รังสีแกมมากับปฏิกิริยานิวเคลียร์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือปฏิกิริยาที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับนิวเคลียสของอะตอม ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือการลด โปรตอนหรือนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม เช่นปฏิกิริยานี้
จะเห็นได้ว่าโซเดียม ได้มีการรับนิวตรอนเข้าไป เมื่อนิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร จึงเกิดการคายพลังงานออกมา และพลังงานที่คายออกมานั้น เมื่ออยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว มันก็คือรังสีแกมมานั่นเอง
โดยทั่วไป รังสีแกมมาที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรนั้น มักจะมีค่าพลังงานที่แตกต่างกันไปตามแต่ละชนิดของไอโซโทป ซึ่งถือเป็นคุณลักษณะประจำไอโซโทปนั้น ๆ
การประยุกต์ใช้งาน
ในปัจจุบันถึงแม้ว่ารังสีแกมมาจะไม่เป็นที่รู้จักและใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วไปในปัจจุบัน เหมือนอย่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ ที่คนทั่วไปมักรู้จักกันดี เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ หรือแม้แต่รังสีเอกซ์ ที่มีความคล้ายคลึงกับรังสีแกมมาที่สุดแล้ว เนื่องจากการใช้ประโยชน์ของรังสีแกมมา ไม่ค่อยได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของผู้คนเท่าไร ส่วนใหญ่มักจะใช้ในงานวิจัยและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักอย่างแพร่หลาย แต่คุณสมบัติพิเศษของมันในเรื่องของพลังงานที่สูงกว่าคลื่นชนิดอื่น ๆ จึงทำให้สามารถใช้ประโยชน์ได้ในงานต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
เทคโนโลยีพันธุกรรม (Genetic Technology)
รังสีแกมมาใช้ในการเหนี่ยวนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิต เพราะมันมีพลังงานสูง ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับดีเอ็นเอ โดยปกติสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีหน้าที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เมื่อเซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมจะทำให้เกิดหน่วยพันธุกรรมที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น สีของดอก รูปลักษณะของลำต้น ใบ เป็นต้น
กล้องโทรทัศน์รังสีแกมมา
เหตุการณ์บางอย่างที่เกิดขึ้นบนเอกภพเช่นการชนกันของดวงดาวหรือหลุมดำ การระเบิดจะก่อให้เกิดรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงมากเดินทางข้ามอวกาศมายังโลกของเรา เนื่องจากชั้นบรรยากาศจะกรองเอารังสีแกมมาจากอวกาศออกไปจนหมดสิ้น รังสีแกมมาเหล่านั้นจึงไม่สามารถทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ได้ แต่ก็ทำให้การศึกษารังสีแกมมาที่เกิดจากเหตุการณ์บนอวกาศไม่สามารถทำได้เช่นกัน จึงมีความจำเป็นที่จะต้องศึกษารังสีแกมมาที่มาจากอวกาศเหนือชั้นบรรยากาศเท่านั้น ดังนั้นกล้องโทรทัศน์รังสีแกมมาจำเป็นที่จะต้องติดตั้งอยู่บนดาวเทียมเท่านั้น
การถนอมอาหาร
เทคโนโลยีการถนอมอาหารนั้นมีหลากหลายวิธี โดยสาระสำคัญทั้งหมดอยู่ที่การพยายามฆ่าเชื้อโรคไปจากอาหารและ/หรือป้องกันไม่ให้เชื้อโรคเจริญเติบโตอยู่ได้ โดยทั่วไปแล้วการใช้ความร้อนเป็นวิธีที่ธรรมดาสามัญและนับได้ว่าเป็นวิธีที่ค่อนข้างได้ผลมาก หากเพียงแต่การใช้ความร้อน เป็นการบีบบังคับว่าอาหารนั้นจำเป็นที่จะต้องสุกจึงจะถนอมไว้ได้ เพื่อตัดปัญหานี้ การใช้ฉายรังสีจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่า
เนื่องจากการฉายรังสีที่มีพลังงานสูง เช่นรังสีแกมมานี้ จะไปทำลายเซลล์สิ่งมีชีวิต ร่วมไปถึงสารพันธุกรรมต่าง ๆ ทำให้เซลล์สิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ตาย โดยที่ไม่กระทบกระเทือนกับอาหาร ถึงแม้ว่าการดูดซึมรังสีของอาหารจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นมาเล็กน้อย แต่สิ่งนั้นก็ก่อให้เกิดความผิดเพี้ยนของรสชาติอาหารไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าการฉายรังสีดูเหมือนจะเป็นหนทางที่ดีในการถนอมอาหาร แต่กลุ่มผู้บริโภคบางส่วนก็มีแนวคิดที่ว่าการฉายรังสีอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาบางอย่างกับอาหารแล้วทำให้เกิดสารที่เป็นพิษต่อร่างกายได้ จึงทำให้การใช้เทคโนโลยีการฉายรังสีไม่เป็นที่แพร่หลายเท่าใดนัก
สมัครสมาชิก:
บทความ (Atom)