ธาตุกัมมันตรังสีในธรรมชาติ

ธาตุต่างๆที่พบในธรรมชาตินั้น ธาตุที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 83 ขึ้นไป ส่วนใหญ่สามารถแบ่งรังสีได้เช่น₉₂²³⁸U ₉₂²³⁵U ₉₀²³²Th ₈₆²²²Rn หรืออาจจะเขียนเป็น U-238, U-235, Th-232, Rn-222

นอกจากธาตุกัมมันตรังสีจะพบในธรรมชาติแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังสังเคราะห์ธาตุกัมมันตรังสีขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆอีกด้วย ซึ่งมีหลายวิธี แต่มีวิธีหนึ่งคือยิงนิวเคลียสของไอโซโทปที่เสถียรด้วยอนุภาคที่เหมาะสม และมีความเร็วสูง ได้ไอโซโทปของธาตุใหม่ที่เสถียร เช่น รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ยิงนิวเคลียส N-14 ด้วยอนุภาคแอลฟา เกิด O-17

เขียนแผนภาพแทน คือ ¹⁴N( ) ¹⁷O ไอโซโทป₈¹⁷O ที่เสถียร พบในธรรมชาติ0.037%

อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสี

อันตรายจากธาตุกัมมันตรังสีเกิดขึ้นได้  เนื่องจากหากร่างกายของสิ่งมีชีวิตได้รับกัมมันตรังสีในปริมาณที่มากเกินไป จะทำให้โมเลกุลของน้ำ  สารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ต่าง ๆ ในร่างกายเสียสมดุล  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ในร่างกาย  ซึ่งจะทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดความเจ็บป่วย  หรือหากได้รับในปริมาณมากก็อาจทำให้เสียชีวิตได้  ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับรังสีจึงจะต้องมีอุปกรณ์ที่ช่วย ป้องกันอันตรายจากรังสี  และมีการกำหนดระยะเวลาในการทำงานเพื่อไม่ให้สัมผัสกับรังสีเป็นเวลานานเกิน ไป

หลักในการป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี

1. อยู่ห่างบริเวณที่มีธาตุกัมมันตรังสีให้มากที่สุด เพราะปริมาณกัมมันตภาพรังสีจะลดลงถ้าอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิด             2. ถ้ามีความจำเป็นควรเข้าใกล้บริเวณที่มีกัมมันตรังสี ควรใช้เวลาให้สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้             3. เนื่องจากกัมมันตภาพรังสีชนิดต่าง ๆ มีอำนาจในการทะลุผ่านวัตถุได้ต่างกัน ดังนั้นจึงควรใช้วัตถุที่กัมมันตภาพรังสี ทะลุผ่านได้ยากมาเป็นเครื่องกำบัง

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

ประโยชน์ของธาตุกัมมันตรังสี

1. ด้านธรณีวิทยา  มีการใช้ C-14 คำนวณหาอายุของวัตถุโบราณ หรืออายุของซากดึกดำบรรพ์ซึ่งหาได้ดังนี้ ในบรรยากาศมี C-14 ซึ่งเกิดจากไนโตรเจน รวมตัวกับนิวตรอนจากรังสีคอสมิกจนเกิดปฏิกิริยา แล้ว C-14 ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับก๊าซออกซิเจน แล้วผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช และสัตว์กินพืช คนกินสัตว์และพืช ในขณะที่พืชหรือสัตว์ยังมีชีวิตอยู่ C-14 จะถูกรับเข้าไปและขับออกตลอดเวลา เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง การรับ C-14 ก็จะสิ้นสุดลงและมีการสลายตัวทำให้ปริมาณลดลงเรื่อยๆ ตามครึ่งชีวิตของ C-14 ซึ่งเท่ากับ 5730 ปี

ดังนั้น ถ้าทราบอัตราการสลายตัวของ C-14 ในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่และทราบอัตราการสลายตัวในขณะที่ต้องการคำนวณอายุวัตถุนั้น ก็สามารถทำนายอายุได้ เช่น ซากสัตว์โบราณชนิดหนึ่งมีอัตราการสลายตัวของ C-14 ลดลงไปครึ่งหนึ่งจากของเดิมขณะที่ยังมีชีวิตอยู่เนื่องจาก C-14 มีครึ่งชีวิต 5730 ปี จึงอาจสรุปได้ว่าซากสัตว์โบราณชนิดนั้นมีอายุประมาณ 5730 ปี

2. ด้านการแพทย์ ใช้รักษาโรคมะเร็ง ในการรักษาโรคมะเร็งบางชนิด กระทำได้โดยการฉายรังสีแกมมาที่ได้จาก โคบอลต์-60 เข้าไปทำลายเซลล์มะเร็ง ผู้ป่วยที่เป็นมะเร็งในระยะแรกสามารถรักษาให้หายขาดได้ แล้วยังใช้โซเดียม-24 ที่อยู่ในรูปของ NaCl ฉีดเข้าไปในเส้นเลือด เพื่อตรวจการไหลเวียนของโลหิต โดย โซเดียม-24 จะสลายให้รังสีบีตาซึ่งสามารถตรวจวัดได้ และสามารถบอกได้ว่ามีการตีบตันของเส้นเลือดหรือไม่

3. ด้านเกษตรกรรม มีการใช้ธาตุกัมมันตรังสีติดตามระยะเวลาการหมุนเวียนแร่ธาตุในพืช โดยเริ่มต้นจากการดูดซึมที่รากจนกระทั่งถึงการคายออกที่ใบ หรือใช้ศึกษาความต้องการแร่ธาตุของพืช

4. ด้านอุตสาหกรรม ในอุตสาหกรรมการผลิตแผ่นโลหะ จะใช้ประโยชน์จากกัมมันตภาพรังสีในการควบคุมการรีดแผ่นโลหะ เพื่อให้ได้ความหนาสม่ำเสมอตลอดแผ่น โดยใช้รังสีบีตายิงผ่านแนวตั้งฉากกับแผ่นโลหะที่รีดแล้ว แล้ววัดปริมาณรังสีที่ทะลุผ่านแผ่นโลหะออกมาด้วยเครื่องวัดรังสี ถ้าความหนาของแผ่นโลหะที่รีดแล้วผิดไปจากความหนาที่ตั้งไว้ เครื่องวัดรังสีจะส่งสัญญาณไปควบคุมความหนา โดยสั่งให้มอเตอร์กดหรือผ่อนลูกกลิ้ง เพื่อให้ได้ความหนาตามต้องการ

ในอุตสาหกรรมการผลิตถังแก๊ส อุตสาหกรรมก่อสร้าง การเชื่อมต่อท่อส่งน้ำมันหรือแก๊สจำเป็นต้องตรวจสอบความเรียบร้อยในการเชื่อต่อโลหะ เพื่อต้องการดูว่าการเชื่อมต่อนั้นเหนียวแน่นดีหรือไม่ วิธีการตรวจสอบทำได้โดยใช้รังสีแกมมายิงผ่านบริเวณการเชื่อมต่อ ซึ่งอีกด้านหนึ่งจะมีฟิล์มมารับรังสีแกมมาที่ทะลุผ่านออกมา ภาพการเชื่อมต่อที่ปรากฏบนฟิล์ม จะสามารถบอกได้ว่าการเชื่อมต่อนั้นเรียบร้อยหรือไม่

ประโยชน์ของพลังงานนิวเคลียร์

ด้านเกษตรกรรม งานในด้านนี้ที่ประสบความสำเร็จมากคือ การวิจัยด้านการฉายรังสีอาหารโดยใช้รังสีแกมมาช่วยยืดอายุการเก็บของอาหาร ทั้งพืชผัก ผลไม้ และเนื้อสัตว์ต่างๆ ได้เป็นอย่างดี โดยจะช่วยยับยั้งการงอกของพืชผัก ชะลอการสุกของผลไม้และช่วยทำลายแมลง พยาธิ หรือจุลินทรีย์ ในอาหารและผลิตผลทางการเกษตร ซึ่งอำนวยประโยชน์ให้ประชาชนได้บริโภคอาหารที่ถูกอนามัยปราศจากเชื้อโรคและ พยาธิ ช่วยการถนอมอาหารและเก็บรักษาอาหารและพืชผลไว้บริโภคในช่วงฤดูกาลที่ขาดแคลน ลดการนำเข้าจากต่างประเทศและเพิ่มรายได้ของประเทศโดยส่งเสริมการส่งออกของ อาหารและผลิตผลการเกษตรจากการฉายรังสี

นอกจากนี้ยังนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ในงานอื่นอีก เช่น ใช้วิเคราะห์ดินเพื่อการจำแนกพื้นที่เพาะปลูกหรือการใช้เทคนิคทางรังสีเพื่อ ศึกษาการดูดซึมแร่ธาตุและปุ๋ยโดยต้นไม้และพืชเศรษฐกิจต่างๆ ส่งเสริมการใช้ปุ๋ยให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น หรือการนำเทคนิคดังกล่าวมาปรับปรุงพันธ์พืช และสัตว์ เป็นต้น

ด้านการแพทย์ ปัจจุบันมีการนำเทคนิคด้านนิวเคลียร์มาใช้ในทางการแพทย์หลายด้าน เช่น ด้านการตรวจและวินิจฉัย โดยการใช้เทคนิค Radioimmunoassay (RIA) สำหรับตรวจวัดสารที่มีประมาณน้อยในร่างกาย หรือเทคนิคฉีดสารกัมมันตรังสีเข้าร่างกาย เพื่อหาตำแหน่งของอวัยวะที่เสียหน้าที่ และปัจจุบันสามารถตรวจดูรูปร่างและการทำงานของอวัยวะด้วยเครื่องมือที่เรียก ว่า เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ซึ่งทันสมัยที่สุด ในด้านการบำบัดรักษาโดยเฉพาะโรคมะเร็งได้มีการใช้สารกัมมันตรังสีร่วมกับการ ใช้ยาหรือสารเคมีและการผ่าตัด นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีในการทำให้ผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ปลอดเชื้อ หรือใช้รังสีในการเตรียมวัคซีนและแอนติเจนโดยยังคุณสมบัติของวัคซีนเอาไว้ และใช้รังสีหยุดยั้งการเจริญเติบโตของเม็ดเลือดขาวในผลิตภัณฑ์เลือด เพื่อทำให้ผู้ป่วยมีความปลอดภัยในการรับและถ่ายเลือด เป็นต้น

ด้านอุตสาหกรรม ปัจจัยหลักที่จะทำให้อุตสาหกรรมก้าวหน้าไปได้ในสภาวะเศรษฐกิจของโลก ในขณะนี้ คือ การเพิ่มผลผลิต การควบคุมคุณภาพ และการลดต้นทุนการผลิต เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ดังกล่าวในปัจจุบันไทยได้นำเทคโนโลยีนิวเคลียร์มา ใช้ในการประกอบอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้น เช่น การผลิตเส้นใยสังเคราะห์สำหรับทอผ้า การผลิตปูนซีเมนต์ ไม้อัดแผ่นเรียบ กระเบื้อง กระดาษ ผลิตภัณฑ์แก้ว เหล็ก หรือโลหะอุตสาหกรรมปิโตรเลียม และ ปิโตรเคมี การผลิตยางรถยนต์ การผลิตน้ำอัดลม การเปลี่ยนสีอัญมณี การควบคุมคุณภาพในการก่อสร้างถนน เป็นต้น โดยการใช้เทคนิคที่สำคัญคือ การตรวจสอบโดยไม่ทำลาย หรือการใช้รังสีเป็นสารติดตามและใช้เป็นระบบควบคุมในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น

ด้านการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เช่น การวิเคราะห์ธาตุปริมาณน้อยและสารพิษในสิ่งแวดล้อม การศึกษาอายุของวัตถุโบราณ ศึกษาวัฏจักรหรือวงชีวิตของพืชและสัตว์บางชนิด การศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำใต้ดินและน้ำผิวดิน ศึกษาแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ ศึกษาการสะสมการเคลื่อนที่ของตะกอนในเขื่อน แม่น้ำ ลำคลอง และแหล่งน้ำต่างๆ นอกจากนี้ยังมีการใช้รังสีเพื่อการกำจัดน้ำเสีย การผลิตปุ๋ยธรรมชาติ การพัฒนาที่ดินทางการเกษตร กิจกรรมทางป่าไม้และอุทกวิทยา เป็นต้น

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เป็นปฏิกิริยาที่เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอม แล้วได้นิวเคลียสของธาตุใหม่เกิดขึ้น และให้พลังงานจำนวนมหาศาล ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบ่งออกได้ 2 ประเภท ดังนี้

1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission reaction) คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้น เนื่องจากการยิงอนุภาคนิวตรอนเข้าไปยังนิวเคลียสของธาตุหนัก แล้วทำให้นิวเคลียร์แตกออกเป็นนิวเคลียร์ที่เล็กลงสองส่วนกับให้อนุภาคนิวตรอน 2-3 อนุภาค และคายพลังงานมหาศาลออกมา

นิวตรอนที่เกิดขึ้น 2-3 ตัวซึ่งมีพลังงานสูงจะวิ่งไปชนนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้เกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องไปเป็นลูกโซ่ ซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งทำให้ได้พลังงานมหาศาล

แสดงปฏิกิริยาลูกโซ่

ปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ถ้าไม่มีการควบคุม จะเกิดปฏิกิริยารุนแรงที่เรียกว่า ลูกระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) เพื่อควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ไม่ให้เกิดรุนแรง นักวิทยาศาสตร์จึงได้สร้างเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ซึ่งสามารถควบคุมการเกิดปฏิกิริยาได้โดยการควบคุมปริมาณนิวตรอนที่เกิดขึ้น ไม่ให้มากเกินไป และหน่วงการเคลื่อนที่ของนิวตรอนให้ช้าลง ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้นำปฏิกิริยาฟิชชันแบบควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่มาใช้ ประโยชน์ในทางสันติ เช่น ใช้ในการผลิตไอโซโทปกัมมันตรังสีสำหรับใช้ในการแพทย์ การเกษตร และอุตสาหกรรม ส่วนพลังงานความร้อนที่ได้จากปฏิกิริยาฟิชชันที่ถูกควบคุมสามารถนำไปใช้ ผลิตกระแสไฟฟ้าได้

2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion reaction) คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุเบาหลอมรวมกันเข้าเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่า และมีการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ออกมา (พลังงานเกิดขึ้นจากมวลส่วนหนึ่งหายไป) พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันมีค่ามากกว่าพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน เมื่อเปรียบเทียบจากมวลส่วนที่เข้าทำปฏิกิริยา ปฏิกิริยาฟิวชันที่รู้จักกันในนาม ลูกระเบิดไฮโดรเจน (Hydrogen bomb) เชื่อกันว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันคือ นิวเคลียสของไฮโดรเจน 4 ตัวหลอมรวมกันได้นิวเคลียสของฮีเลียม อนุภาคโพสิตรอน มีมวลส่วนหนึ่งหายไป มวลส่วนที่หายไปเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ก็จะต้องใช้ความร้อนเริ่มต้น สูงมาก เพื่อเอาชนะแรงผลักระหว่างนิวเคลียสที่จะเข้ารวมตัวกัน เช่น ระเบิดไฮโดรเจนจะต้องใช้ความร้อนจากระเบิดปรมาณูเป็นตัวจุดชนวน

ไอโซโทป

ไอโซโทป

ไอโซโทป (อังกฤษ: isotope) คืออะตอมต่าง ๆ ของธาตุชนิดเดียวกัน ที่มีจำนวนโปรตอนหรือเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน ส่งผลให้เลขมวลต่างกันด้วย และเรียกเป็นไอโซโทปของธาตุนั้น ๆ. ไอโซโทปของธาตุต่าง ๆ จะมีสมบัติทางเคมีฟิสิกส์เหมือนกัน ยกเว้นสมบัติทางนิวเคลียร์ที่เกี่ยวกับมวลอะตอม เช่น ยูเรเนียม มี 2 ไอโซโทป คือ ยูเรเนียม-235 เป็นไอโซโทปที่แผ่รังสี และยูเรเนียม-238 เป็นไอโซโทปที่ไม่แผ่รังสี

-                   Hydrogen   เรียกไอโซโทปนี้ว่า โปรเทียม (Protium)

-                   Deuterium   เรียกไอโซโทปนี้ว่า ดิวเทอเรียม (Deuterium: D)

-                   Tritrium   เรียกไอโซโทปนี้ว่า ตริเตรียม (Tritrium: T)

จากรูป ถ้าให้ลูกกลมสีแดง แทนโปรตอน และลูกกลมสีเทา แทนนิวตรอน ความหมายของ แต่ละไอโซโทป ก็คือ
ภาพแรก หมายความว่า ไอโซโทปนี้ประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียว และไม่มีนิวตรอน
ภาพที่สอง หมายความว่า ไอโซโทปนี้ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน อย่างละ 1 ตัว
ภาพที่สาม หมายความว่า ไอโซโทปนี้ประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียว และมีนิวตรอน 2 ตัว

การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี

              นิวเคลียสไม่เสถียรมีสาเหตุมาจากสัดส่วนระหว่างจำนวนโปรตอน และจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสไม่เหมาะสม ทำให้นิวเคลียสไม่เสถียรต้องเปลี่ยนสภาพนิวเคลียสเข้าสู่สภาพนิวเคลียสเสถียร ด้วยการปล่อยรังสีแอลฟาหรือรังสีบีตาออกมา กระบวนการที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า การสลายกัมมันตรังสี โดยเมื่อธาตุกัมมันตรังสีแผ่รังสีออกมา อาจสลายตัวเป็นธาตุใหม่หรือยังเป็นธาตุเดิมก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของรังสีที่แผ่ออกมา พิจารณาได้ดังนี้

การสลายให้อนุภาคแอลฟา

นิวเคลียส ของธาตุไม่เสถียรที่มีจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสมากเกินไป จะสลายด้วยการปล่อยอนุภาคแอลฟาซึ่งมีประจุบวกออกมา และจะมีการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียส โดยมีเลขมวลลดลง 4 และเลขอะตอมลดลง 2 ทำให้ได้นิวเคลียสของธาตุใหม่ การสลายตัวและการแผ่รังสีแอลฟาส่วนใหญ่เกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขอะตอม มากกว่า 82 ที่มีจำนวนนิวตรอนและโปรตอนไม่เหมาะสม เช่น Ra-226 สลายด้วยการปล่อยอนุภาคแอลฟา แล้วกลายเป็น Ra-222 นิวเคลียส Ra-226 จะเรียกว่า นิวเคลียสตั้งต้น และนิวเคลียส Ra-222 เรียกว่า นิวเคลียสลูก โดยนิวเคลียสลูกและอนุภาคแอลฟารวมเรียกว่า ผลผลิตการสลาย การสลายของ Ra-226 เขียนแทนด้วยสมการ

การสลายให้อนุภาคบีตา

นิวเคลียสของธาตุไม่เสถียรที่มีจำนวนโปรตอนน้อยเกินไป จะสลายด้วยการปล่อยอนุภาคบีตาซึ่งมีประจุลบออกมา เช่น C-14 สลายตัวด้วยการปล่อยอนุภาคบีตาแล้วกลายเป็น N-14 กรณีนี้ C-14 คือนิวเคลียสตั้งต้น และ N-14 คือนิวเคลียสลูก โดย N-14 และอนุภาคบีตารวมเรียกว่า ผลผลิตการสลาย เขียนแทนด้วยสมการ

การสลายให้รังสีแกมมา

รังสีแกมมาที่แผ่ออกมาเกิดจากการเปลี่ยนระดับพลังงานของนิวเคลียสจากภาวะที่ถูกกระตุ้น ไปสู่สถานะพื้น ที่มีระดับพลังงานต่ำกว่าโดยการแผ่รังสีแกมมาซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา พบว่ารังสีแกมมามักเกิดตามหลังการสลายให้อนุภาคแอลฟาหรืออนุภาคบีตาเสมอ เช่น Pb-214 สลายด้วยการปล่อยอนุภาคบีตาแล้วกลายเป็น Bi-214 พบว่า Bi-214 ที่เกิดขึ้นอยู่ในสภาวะกระตุ้นแล้ว Bi-214 จะลดระดับพลังงานสู่สภาวะปกติและปล่อยรังสีแกมมาออกมา

การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

การเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส

ในการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีต่าง ๆ พบว่า มีธาตุใหม่เกิดขึ้นหลังจากที่ได้แผ่รังสีแอลฟาหรือรังสีบีตาเสมอ เช่น เมื่อทอเรียมปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมาจะกลายเป็นเรเดียม ซึ่งมีมวลอะตอมน้อยกว่าทอเรียมประมาณเท่ากับมวลของอนุภาคแอลฟาที่ปลดปล่อย ออกมา นอกจากนี้ประจุไฟฟ้าของนิวเคลียสของเรเดียมที่เกิดใหม่ก็มีค่าน้อยกว่าของ ทอเรียมเดิมอยู่ +2e ด้วย เนื่องจากมวลของธาตุ 1 อะตอมมีค่าใกล้เคียงกับมวลของนิวเคลียสดังที่ทราบมาแล้ว ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส ทั้งนี้เนื่องจากมวลของอิเล็กตรอนมีค่าน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับมวลของโปรตอน แสดงว่าอนุภาคแอลฟาได้มาจากการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส (nuclear transformation) ของทอเรียมไปเป็นเรเดียม

ในกรณีที่มีการแผ่รังสีบีตา เช่น เมื่อตะกั่วปล่อยอนุภาคบีตาออกมา ตะกั่วจะกลายเป็นบิสมัท ซึ่งมีประจุเพิ่มขึ้น +1e แต่ทั้งตะกั่วและบิสมัทจะมีมวลใกล้เคียงกัน พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนหรืออนุภาคบีตาที่ออกมานี้มีค่าสูงมากเมื่อเทียบ กับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส แสดงว่าอนุภาคบีตานี้ไม่ใช่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียส นั่นคือ อนุภาคบีตานี้ต้องเกิดจากการเปลี่ยนสภาพนิวเคลียส ส่วนการแผ่รังสีแกมมานั้นยังพบว่า พลังงานของรังสีแกมมาที่ถูกปลดปล่อยออกมามีค่าสูงเกินกว่าที่จะเป็นพลังงาน ที่ได้จากการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม จึงอาจกล่าวได้โดยสรุปว่า รังสีแอลฟา บีตาและแกมมาเกิดขึ้นจากกการเปลี่ยนสภาพของนิวเคลียส ด้วยเหตุที่กัมมันตภาพรังสีมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสภาพของนิวเคลียส การศึกษาเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีจะทำให้ทราบองค์ประกอบของนิวเคลียสได้

การค้นพบกัมมันตภาพรังสี

 ประวัติการค้นพบกัมมันตภาพรังสี

ผู้ค้นพบกัมมันตภาพรังสี  คือ  เฮนรี  เบคเคอเรล  เป็นชาวฝรั่งเศส การค้นพบกัมมันตภาพรังสีของเบคเคอเรล  เป็นการค้นพบขณะที่เขากำลังศึกษาแสงแดดเป็นตัวการที่ทำให้ธาตุยูเรเนียมปลด ปล่อยรังสีเอ็กซ์ บังเอิญช่วงการทดลองไม่มีแสงแดดเป็นเวลา 2- 3 วัน ชุดทดลองของเขาซึ่งเก็บไว้ในลิ้นชักไม่ถูกแสงแดด แต่เมื่อเขานำฟิล์มที่มีกระดาษห่อสารยูเรเนียมไปล้าง ปรากฏว่าที่ฟิล์มมีการเปลี่ยนแปลงที่เข้มกว่าช่วงถูกแสงแดดเบคเคอเรล   จึงคิดว่าน่าจะมีรังสีบางอย่างถูกปลดปล่อยออกมาจากธาตุนั้นตลอดเวลา

เมื่อเขาศึกษาต่อ พบว่า  มีธาตุบางชนิดจะปลดปล่อยรังสีออกมาตลอดเวลา เรียกธาตุนั้นว่าธาตุกัมมันตรังสี   และรังสีที่ธาตุนั้นปลดปล่อยออกมาเรียกว่ากัมมันตภาพรังสี ซึ่งมี 3 ชนิด คือรังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา

นอกจากเบคเคอเรลแล้ว นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับธาตุกัมมันตรังสี และกัมมันตภาพรังสีจนได้รับรางวัลโนเบล คือ  มารี คูรี

กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity)  หมายถึง รังสีที่แผ่ออกมาได้เองจากธาตุบางชนิด

ธาตุกัมมันตรังสี หมายถึง ธาตุที่มีในธรรมชาติที่แผ่รังสีออกมาได้เอง

เฮนรี่ เบคเคอเรล  นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้ค้นพบกัมมันตภาพรังสีโดยบังเอิญ  ในขณะที่ทำการวิเคราะห์เกี่ยวกับรังสีเอกซ์  กัมมันตภาพรังสีมีสมบัติแตกต่างจากรังสีเอกซ์ คือ มีความเข้มน้อยกว่ารังสีเอกซ์  การแผ่รังสีเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา

รังสี เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ  บางชนิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีเอกซ์  รังสีอุลตราไวโอเลต  รังสีอินฟราเรด  บางอย่างเป็นอนุภาค  เช่นรังสีที่เกิดจากอนุภาคอิเลคตรอน  รังสีที่ได้จากธาตุกัมมันตรังสีมี 3 ชนิด คือ รังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา