แสงสีฟ้าที่มาจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์
เธอเห็นแสงสีฟ้านั่นไหม...??
มันคือการแผ่รังสีเชเรนคอฟ 😉
ก่อนไปต่อกับอุบัติการณ์นิวเคลียร์เคสต่อไปขอคั่นด้วยเรื่องการแผ่รังสีเชเรนคอฟ เนื่องจากเคสก่อนหน้ามีการพูดถึง
Cr: Oak Ridge National Laboratory/Flickr
แสงเรืองสีน้ำเงินอมฟ้าดูสวยงามนี้ ยิ่งสว่างจ้ามากเท่าใดยิ่งอันตราย เพราะมันบ่งบอกถึงอัตราการแผ่รังสีจากเตาปฎิกรณ์นิวเคลียร์
ยิ่งอัตราการเกิดปฎิกิริยานิวเคลียร์สูง รังสีและอนุภาคจะถูกปลดปล่อยออกมามาก
แล้วแสงสีฟ้านี้มาจากไหน เกิดขึ้นได้อย่างไร??
ผู้ที่สังเกตปรากฎการณ์นี้เป็นคนแรกได้คือ มารี คูรี โดยการสังเกตการเรืองแสงของสารละลายเรเดียมเข้มข้น แต่ก็ยังไม่อาจหาคำอธิบายได้
Marie Curie, Cr: Henri Manuel/Wikimedia Commons
ต่อมาในปี 1943 Pavel Alekseyevich Cherenkov ได้สังเกตเห็นว่าน้ำเปล่าในขวดสามารถเรืองแสงได้หากได้รับรังสี
Pavel Cherenkov, Cr: Nobel Foundation/Wikimedia Commons
เขาได้ไปปรึกษากับเพื่อนร่วมงาน Igor Tamm และ Ilya Frank และได้ร่วมกันคิดจนได้เป็นคำอธิบายการแผ่รังสีเชเรนคอฟ (Cherenkov radiation) ว่าเกิดจากการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าและความเร็วสัมพัทธ์ และด้วยผลงานนี้ทำให้ทั้ง 3 ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1958
การแผ่รังสีเชเรนคอฟ นี้เกิดจากอนุภาคที่วิ่งเร็วกว่าแสง!!
ใช่ครับ อ่านไม่ผิดวิ่งเร็วกว่าแสง และแสงที่เห็นนั้นเป็นคลื่นกระแทกแบบเดียวกับคลื่นกระแทกของการเกิดโซนิคบูม (Sonic Boom)
กรวยคลื่นกระแทกของคลื่นเสียงที่เรียกว่า Sonic Boom
โอเค มาทำความเข้าใจกันก่อนว่าอนุภาควิ่งเร็วกว่าแสงได้ยังไง
ความเร็วแสงในสุญญากาศ น้ำ แก้ว และตัวกลางต่าง ๆ ไม่เท่ากัน
- ที่สุญญากาศ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที
- ในแก้ว 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที
- ในน้ำ 225,000 กิโลเมตรต่อวินาที
ซึ่งทำให้เกิดภาพแปลก ๆ แบบนี้ได้ (ลุงในภาพยังสบายดีนะครับ 😁)
เมื่อเอาอนุภาคที่มีประจุเช่น อิเลคตรอน ที่ถูกเร่งให้มีความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง มาวิ่งแข่งกันในสุญญากาศไม่ช้าแสงก็จะวิ่งนำ
แต่เมื่อวิ่งผ่านเข้าไปในถังน้ำแสงจะถูกจำกัดความเร็วครับ แต่อิเลคตรอนไม่ ก็เลยวิ่งแซงไปได้สบาย ๆ
ระหว่างทางที่อนุภาควิ่งเข้าไปในตัวกลางก็จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า รบกวนอะตอมของตัวกลาง ส่งผลให้อะตอมตัวกลางปล่อยแสงออกมา
อะตอมตัวกลางปล่อยแสงออกรอบทิศ แต่แสงวิ่งตามประจุไม่ทัน เกิดเป็นกำแพงแสง(เส้นสีฟ้า) แบบเดียวกับกำแพงเสียง เมื่อเครื่องบินบินเร็วกว่าเสียงนั่นเอง
แสงที่เรามองเห็นมักจะเป็นสีฟ้าหรือสีน้ำเงิน นั้นก็มาจากคลื่นกระแทกของแสงที่เกิดจากอะตอมตามทางที่อนุภาควิ่งผ่านเปล่งแสงออกมา
จริง ๆ แล้วแสงที่เห็นจะเป็นกรวยกระแทกของแสง
ซึ่งรูปทรงของกรวย กรวยกว้าง กรวยแคบ บ่งบอกได้ถึงความเร็วของอนุภาคว่าเร็วกว่าแสงขนาดไหน
ความรู้นี้นักฟิสิกส์ใช้ในการสังเกต ตรวจจับและจำแนกอนุภาคและรังสีที่มาจากอวกาศ
Cr: malagabay.wordpress.com
รวมถึงการตรวจจับอนุภาคผี อย่าง นิวทริโน (Neutrino) ซึ่งเคลื่อนผ่านสสารทั่วไปได้โดยไม่ถูกขวางกั้นและไม่สามารถตรวจจับได้
โดยใช้อุปกรณ์ตรวจจับแสงที่บรรจุอยู่ในถังน้ำขนาดยักษ์ฝังอยู่ลึกใต้ดินหลายกิโลเมตร
ที่ต้องเอาไปฝังลึกขนาดนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าจะเหลือแค่ นิวทริโน ที่ตรวจจับได้
เมื่อเข้ามาในถัง นิวทริโน บางตัวจะทำปฎิกิริยากับน้ำกลายเป็นอิเลคตรอนกับ
มิวออน(Muon) ซึ่งเป็นอนุภาคมีประจุ จึงทำให้เกิดแสงจากการ แผ่รังสีเชเรนคอฟ
ซึ่งรูปแบบ ขนาดวง ความเข้มของวงแสงที่เกิดขึ้นนักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวนความเร็วและทิศทางของการเคลื่อนที่ของอนุภาคนิวทริโนที่ตรวจจับได้
นอกจากนี้ การเรืองแสงสีฟ้าเป็นที่มาว่าเตาปฎิกรณ์นิวเคลียร์และถังเก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วจึงมักจะอยู่ในน้ำ
แสงเรืองบ่งบอกว่าเชื้อเพลิงใช้แล้วเหล่านี้ยังคงแผ่รังสีเข้มข้น, Cr: efn-uk.org
ทั้งนี้ก็เพื่อใช้เฝ้าติดตามอัตราการเกิดปฎิกิริยานิวเคลียร์และอัตราการแผ่รังสี รวมถึงเป็นการกำบังรังสีด้วยในตัว (รังสีบางตัวแค่น้ำก็กันอยู่แล้วครับ)
และนี่ก็คือที่มาของการเรืองแสงสีฟ้าอันแสนสวยงานแต่น่าสะพรึง
แต่ทั้งนี้ก็ไม่ใช่ว่าการเรืองแสงนี้เกิดขึ้นกับสารกัมมันตรังสีทุกชนิดนะครับ ขึ้นอยู่กับชนิดของรังสีและตัวกลางด้วย
เครดิตภาพ: Cap จากวีดีโอในยูทูปด้านบน
- 5
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
