|
|
|
|
|
บอกอายุของซากโบราณ
การหาอายุโดยใช้กัมมันตรังสี ยูเรเนียม-238 (U-238) ในหินจะปลดปล่อยรังสีอย่างต่อเนื่องด้วยครึ่งชีวิตยาวนานถึง 4500 ล้านปี มันเปลี่ยนไปเป็นตะกั่วอย่างช้าๆ สามารถคำนวณอายุของหินได้ โดยการวัดว่ามียูเรเนียมมากเท่าไร ที่เปลี่ยนไปเป็นตะกั่ว คาร์บอน 14 ไม่ใช่ทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูเท่านั้น แต่พบในธรรมชาติด้วย วิลลาร์ด ลิบบี (Willard Libby) และผู้ร่วมงานได้ค้นพบคาร์บอน 14 นี้ระหว่างการทดลองที่บัลติมอร์หลายปีมาแล้ว จากการศึกษาคาร์บอนกัมมันตรังสีอย่างละเอียดทำให้ลิบบีค้นพบวิธีที่จะบอกถึงอายุของซากกระดูกโบราณ ไม้ยุคดึกดำบรรพ์ และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ว่าตายไปแล้วกี่ปี ลิบบีเรียกวิธีการนี้ว่า การหาอายุโดยใช้คาร์บอน (carbon dating) ซึ่งเขาได้อธิบายถึงหลักการอย่างละเอียดในการประชุมเกี่ยวกับการใช้พลังงานอะตอมเพื่อสันติที่เจนีวา เขาได้ทำให้ผู้ฟังประหลาดใจเมื่อได้เปิดห่อแสดงวัตถุโบราณต่าง ๆ สิ่งหนึ่งก็คือรองเท้าที่ทำด้วยเชือกหญ้า ซึ่งตามการวัดของลิบบี รองเท้านี้ทำขึ้นเมื่อ 9,000 ปีมาแล้วในบริเวณฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา รองเท้านี้เป็นข้างหนึ่งใน 300 คู่ซึ่งขุดพบในถ้ำภูเขา นอกจากนี้ลิบบียังมีชิ้นส่วนของเชือกขาด ๆ จากเปรูซึ่งมีอายุ 2,000 ปี และอีกชิ้นหนึ่งก็เป็นส่วนหนึ่งของสัตว์ที่มีอายุ 10,000 ปี เขาได้คำนวณอายุของสิ่งเหล่านี้โดยวิธีใช้คาร์บอนบอกอายุ เขาอธิบายว่ากัมมันตรังสีเกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นสูงเหนือพื้นดิน โดยวิธีการดังนี้ เมื่อนิวตรอนจากรังสีคอสมิคที่มาจากนอกโลกวิ่งชนไนโตรเจนในอากาศแล้วไนโตรเจนก็กลายไปเป็นคาร์บอน ด้วยเหตุนี้คาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศของเราจึงมีคาร์บอนกัมมันตรังสีปนอยู่จำนวนเล็กน้อย ซึ่งก็จะถูกพืชดูดเข้าไว้ เมื่อสัตว์และมนุษย์กินพืชนั้นก็จะมีคาร์บอนกัมมันตรังสีเข้าไปสะสมในร่างกาย สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะมีสัดส่วนหรือร้อยละของคาร์บอนกัมมันตรังสีคงที่ เมื่อสิ่งนั้นตายลงก็จะหยุดการรับคาร์บอนกัมมันตรังสี เมื่อหยุดการหายใจส่วนที่มีอยู่เดิมก็เริ่มสลายตัวหายไป ทำให้สัดส่วนของคาร์บอนกัมมันตรังสีในสิ่งนั้นค่อย ๆ ลดน้อยลงเรื่อย ๆ ศพมัมมี่หรือการเก็บรักษาร่างกายไม่ให้เน่าเปื่อยของชาวอียิปต์โบราณซึ่งตายมาแล้วประมาณ 5,730 ปีจะมีคาร์บอน 14 เป็นสัดส่วนเพียงครึ่งหนึ่งของสัดส่วนที่ผู้นั้นยังมีชีวิตอยู่จากการวัดสัดส่วนคาร์บอน 14 เทียบกับคาร์บอนปกติในสิ่งเก่าแก่นี้ ลิบบีสามารถบอกได้ว่าของสิ่งนั้นมีชีวิตอยู่เมื่อไร
การหาอายุโดยใช้คาร์บอน สิ่งมีชีวิตได้รับสารกัมมันตรังสี คาร์บอน-14 จากกระบวนการสังเคราะห์แสง เช่นเดียวกับคาร์บอนตามปกติ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายไป มันจะหยุดได้รับคาร์บอน และคาร์บอน -14 จะสลายตัวไปอย่างช้าๆ ด้วยครึ่งชีวิต 5700 ปี สิ่งนี้สามารถใช้หาอายุของกระดูก ไม้ กระดาษ และผ้าได้ ตัวอย่าง กระดูกสด ให้กัมมันตรังสีนับได้ 100 ครั้งต่อนาที กระดูกมวลเท่ากันจากโครงกระดูก ให้กัมมันตรังสี 30 ครั้งต่อนาที การแผ่รังสีจากสิ่งแวดล้อมนับได้ 20 ครั้งต่อนาที กระดูกนี้อายุเท่าไร ถ้าการแผ่รังสีจากสิ่งแวดล้อมออกไปจะได้ 80 ครั้งต่อนาที สำหรับกระดูกสด และ 10 ครั้งต่อนาที จากกระดูกเก่า ดังนั้นอัตราการนับคาร์บอน-14 ลดลงเป็น 1/8 ของค่าเดิม หมายความว่า 3 ครึ่งชีวิตผ่านไป เดิม 1/2 เปลี่ยนเป็น 1/4 เปลี่ยนเป็น 1/8 ดังนั้นกระดูกมีอายุ 3x5700 = 17,100 ปี ไอโซโทปกัมมันตรังสีกลายเป็นสิ่งสำคัญขึ้นเรื่อย ๆ ทั้งทางธรรมชาติของโรคและการรักษา ในการรักษามะเร็งแบบต่าง ๆ แพทย์ผู้รักษาจะวางหรือฝังสารกัมมันตรังสีชิ้นเล็ก ๆ ตรงบริเวณที่เป็นโรคหรือที่บริเวณใกล้เคียง รังสีที่ออกจากสารเหล่านี้จะไปทำลายเซลล์มะเร็ง ในอดีตเรเดียมเป็นสารที่ใช้รักษาคนไข้ แต่ปัจจุบันแพทย์สามารถเลือกใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีได้หลายอย่าง โดยวิธีการเช่นเดียวกับนักชีววิทยา แพทย์ใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีเป็นตัวติดตามเหมือนกัน ที่ใช้ก็มีโซเดียมกัมมันตรังสีสำหรับตรวจสอบการไหลของโลหิตของผู้ป่วยว่าปกติหรือไม่ หรือบางแห่งช้าลง เพื่อให้ทราบข้อมูลเช่นนี้ แพทย์จะต้องฉีดเกลือที่มีเครื่องหมายเข้าเส้นเลือดที่แขนผู้ป่วยข้างหนึ่ง จากนั้นก็ใช้หัววัดรังสีคอยวัดที่เท้าของผู้ป่วย ถ้าโลหิตไหลปกติ เครื่องวัดจะเริ่มมีเสียงดังเร็วขึ้น ๆ แสดงว่าโซเดียมกัมมันตรังสีได้มาถึงเท้ามากขึ้น แต่ถ้าเส้นเลือดตีบหรือบางส่วนอุดตัน เครื่องวัดจะแสดงว่าโซเดียมกัมมันตรังสีมาถึงเท้าช้ากว่าปกติ แพทย์ก็จะทราบว่ามีบางสิ่งกั้นขวางไม่ให้โลหิตไหลอย่างอิสระ และโดยการย้ายตำแหน่งของหัววัดรังสีไปตามส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย แพทย์ก็สามารถบอกจุดที่มีสิ่งขัดขวางการไหลได้
| |||||||||||||||||||||||
