:: สำนักจอมยุทธ์ ::
 

 

กัมมันตรังสี(radioactivity)


หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ธาตุสามารถแผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องปรากฏการณ์นี้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในนิวเคลียสของไอโซโทป
ที่ไม่เสถียร

              ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสี สามารถแผ่รังสีและกลายเป็นอะตอมของธาตุอื่นได้                 ชนิดรังสีต่างๆ                   รังสีแอลฟา มีสัญลักษณ์นิวเคลียร์เป็น  บางครั้งอาจเรียกว่า อนุภาคแอลฟา และใช้สัญลักษณ์เป็น                มีประจุไฟฟ้าเป็น +2 มีมวล 4.00276 amu รังสีแอลฟาอำนาจทะลุทะลวงต่ำ ไม่สามารถทะลุผ่านแผ่นกระดาษ หรือโลหะบางๆ ได้                    และเนื่องจากมีประจุบวก เมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าจึงเบี่ยงเบนไปทางขั้วลบ เมื่อวิ่งผ่านอากาศอาจจะทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนได้ รังสีบีตา  ใช้สัญลักษณ์เป็น b หรือ           มีสมบัติเหมือนอิเล็กตรอน คือ มีประจุไฟฟ้า -1 มีมวลเท่ากับ 0.000540 amu เท่ากับมวลของอิเล็กตรอน   รังสีบีตามีอำนาจในการทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีแอลฟาประมาณ 100 เท่า มีความเร็วในการเคลื่อนที่ใกล้เคียงกับแสง เนื่องจากมีประจุลบจึงเบี่ยงเบนไปทางขั้วบวก เมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้ารังสีแกมมา    ใช้สัญลักษณ์ g   รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก คือประมาณ 0.001-1.5 pm ไม่มีมวลและไม่มีประจุ มีอำนาจทะลุทะลวงสูงสุด     เนื่องจากไม่มีประจุไฟฟ้า จึงไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้า             

 แสดงประจุและมวลของอนุภาคชนิดต่างๆ ที่เกิดจากการแผ่รังสี

อนุภาค

สัญลักษณ์

ชนิดของประจุ

มวล(amu)*

แอลฟา

บีตา

แกมมา

โพซิตรอน

นิวตรอน

โปรตอน

a,

b,  

g

 ,  

,  n

 ,  P

+2

-1

0

+1

0

+1

4.00276

0.000540

0

0.000540

1.0087

1.0073

                                                         *  1 amu  =  1 atomic mass unit  =  1.66 x 10-24

 

สมการนิวเคลียร์              

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือ ปฏิกิริยาที่มีการสลายตัวในนิวเคลียสให้รังสีแอลฟา บีตา หรือแกมมาเกิดภายในนิวเคลียส             

สมการนิวเคลียร์ คือ สมการที่แสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์   การดุลสมการต้องพิจารณาทั้งเลขมวลและเลขอะตอมของสารทุกตัวในปฏิกิริยา กล่าวคือ ผลรวมของเลขมวลและเลขอะตอมของสารตั้งต้นจะต้องเท่ากับผลิตภัณฑ์

 แผนภาพแสดงปฏิกิริยานิวเคลียร์                                      10B (a , n ) 13N

ปฏิกิริยานิวเคลียร์                 

ปฏิกิริยาฟิสชัน (Fission reaction)  คือ  ฟิสชันเป็นกระบวนการที่นิวเคลียสของธาตุหนักบางชนิด แตกตัวออกเป็นไอโซโทปของธาตุที่เบากว่า 

ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fusion reaction)  คือ ปฏิกิริยาฟิวชัน เป็นปฏิกิริยาที่เกิดการรวมตัวของไอโซโทปที่มีมวลอะตอมต่ำ ทำให้เกิดไอโซโทปใหม่ที่มีมวลมากขึ้นกว่าเดิม และให้พลังงานจำนวนมหาศาล และโดยทั่วๆ ไปจะให้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาฟิสชัน

ครึ่งชีวิต (half life) ของสารกัมมันตรังสี หมายถึง ระยะเวลาที่สารกัมมันตรังสีสลายตัวไปจนเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ใช้สัญลักษณ์เป็น t1/2                 นิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่ไม่เสถียร จะสลายตัวและแผ่รังสีได้เองตลอดเวลาโดยไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความดัน อัตราการสลายตัว

จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคในธาตุกัมมันตรังสีนั้น ปริมาณการสลายตัวจะบอกเป็นครึ่งชีวิต โดยครึ่งชีวิติเป็นสมบัติเฉพาะตัวของแต่ละไอโซโทป              

 หาครึ่งชีวิตได้จากความสัมพันธ์                          =    - t              และ         t1/2    =                 

      =  ค่าคงที่ของการสลายตัว                           =              N, N0  =  จำนวนอะตอมของธาตุเมื่อเวลา t และเวลา  0 (เวลาเริ่มต้น)

                                                                                                                                                                                                              

ประโยชน์ของครึ่งชีวิต

  • สามารถใช้หาอายุของวัตถุโบราณที่มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เรียกว่าวิธี Radiocarbon Dating

      ซึ่งคำว่า dating  หมายถึง การหาอายุจึงมักใช้หาอายุของวัตถุโบราณที่มีคุณค่าทางประวิติศาสตร์               

การหาอายุวัตถุโบราณโดยวิธี Radiocarbon Dating เป็นหลักการที่อาศัยความรู้เกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นเองในอากาศ ตัวการที่สำคัญคือ รังสีคอสมิก ซึงอยู่ในบรรยากาศเหนือพื้นโลก มีความเข้มสูงจนทำให้นิวเคลียสขององค์ประกอบของอากาศแตกตัวออก ให้อนุภาคนิวตรอน แล้วอนุภาคนิวตรอนชนกับไนโตรเจนในอากาศ ทำให้เกิดไอโซโทปของ C-14 ดังนี้                                         +    ฎ     +                C-14 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี ให้รังสีบีตามีครึ่งชีวิต 5730 ปีในบรรยากาศ คาร์บอนทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ได้เป็น CO2 ซึ่งทำให้มีทั้ง 12CO2   และ 14CO2  ปนกัน เมื่อพืชนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสง C-14 จะอยู่ในพืชและเมื่อสัตว์กินพืชเป็นอาหาร C-14 ก็จะเข้าไปอยู่ในร่างกาย ในขณะที่พืชและสัตว์มีชีวิต 14CO2  จะเข้าไปและขับออกมาอยู่ตลอดเวลา ทำให้มี C-14 ด้วยสัดส่วนคงที่แน่นอน แต่เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงการรับ C-14 ก็จะหยุดลง ปริมาณ C-14 ก็จะลดลงเพราะเกิดการสลายตัวตัวตลอดเวลา  

   
: ผู้ดูแลเว็บไซต์ : นายธีรวัช อุดคำมี สำนักจอมยุทธ์ : โรงเรียนตะพานหิน อำเภอตะพานหิน จังหวัดพิจิตร :
Email : jomyuthan@hotmail.com