มาตรฐานเรเดียมสากล

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

       คณะกรรมการมาตรฐานเรเดียมสากล (The International Radium Standards Committee) ถือกำเนิดขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1910 โดยมีภารกิจ 2 ประการ คือ 1. กำหนดปริมาณและหน่วยสำหรับกัมมันตภาพรังสี (quantity and unit for radioactivity) และ 2. จัดสร้าง มาตรฐานเรเดียมสากล (international radium standard)

          ในคณะกรรมการคณะนี้ ผู้ที่มีอำนาจโน้มน้าวมากที่สุดก็คือ เจ้าของรางวัลโนเบล 2 คน ได้แก่ มารี กูรี (Marie Curie) และ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ที่ทำหน้าที่เป็นประธานคณะกรรมการด้วย รัทเทอร์ฟอร์ดเพิ่งกลับมาประเทศอังกฤษ คือกลับมาจากมหาวิทยาลัยแมกกิลล์ เมืองมอนทรีออล ประเทศแคนาดา โดยมาประจำอยู่ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์

          กรรมการท่านอื่นก็คือ 1. เบอร์แทรม โบลต์วูด (Bertram Boltwood) นักเคมีรังสีจากมหาวิทยาลัยเยล และเป็นผู้ร่วมงานใกล้ชิดกับรัทเทอร์ฟอร์ด 2. อองเดร เดอบีแยน (Andr? Debierne) คนนี้เป็นผู้ร่วมงานของมารี กูรี 3. อาร์เทอร์ สจวร์ต อีฟ (Arthur S. Eve) ผู้ร่วมงานของรัทเทอร์ฟอร์ดอีกคนหนึ่งจากมหาวิทยาลัยแมกกิลล์ 4. ฮันส์ ไกเทล (Hans Geitel) นักฟิสิกส์เยอรมันจากโวลเฟนบึทเทล 5. ออทโทฮาน (Otto Hahn) นักเคมีชาวเยอรมัน ผู้เคยช่วยงานรัทเทอร์ฟอร์ดที่แมกกิลล์ระหว่างปี 1905-1906 7. สเตฟาน ไมเออร์ (Stefan Meyer) นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย และเป็นหัวหน้าสถาบันวิจัยเรเดียมแห่งกรุงเวียนนา (เขาทำหน้าที่เลขานุการคณะกรรมการ) 8. เอโจน ฟอน ชไวนด์เลอร์ (Egon von Schweindler) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน และ 9. เฟรเดอริก ซ็อดดี (Frederick Soddy) ผู้ร่วมงานอีกคนหนึ่งของรัทเทอร์ฟอร์ดจากแมกกิลล์

          มารี กูรี ผู้ที่กำลังจะได้รับรางวัลโนเบลครั้งที่ 2 ในไม่ช้า (ปลายปี 1911 คราวนี้ในสาขาเคมี) มีความคิดอันหนักแน่นมาก เกี่ยวกับทิศทางที่มาตรฐานสากลควรจะเป็นไปอย่างไร ภารกิจแรกของคณะกรรมการคณะนี้ก็คือ ต้องตกลงกันเกี่ยวกับขนาดและหน่วยของกัมมันตภาพรังสีให้ได้ ดังกล่าวแล้ว ซึ่งตกลงกันได้โดยเร็วว่าให้ใช้ชื่อหน่วยเป็น “คูรี” เพื่อระลึกถึงคุณูปการของ ปีแอร์ กูรี (Pierre Curie) เป็นอันว่าเรื่องภารกิจแรกเป็นอันจบไป โดยรายละเอียดจะเล่าไว้ในอีกบทความหนึ่ง (หน่วยคูรีตั้งตามชื่อใคร)

          ต่อไปจะสาธยายถึงภารกิจที่ 2 อันเป็นประเด็นหลักของบทความนี้

          ภารกิจที่ 2 คือ การจัดสร้างมาตรฐานเรเดียมสากล ก็เพื่อเป็น “ชื้นเรเดียม” สำหรับใช้เป็นตัวกลางในการเปรียบเทียบระหว่างห้องปฏิบัติการหลักทั้งหลาย ในอเมริกาเหนือ อังกฤษ ฝรั่งเศส เยอรมนี และออสเตรีย คณกรรมการได้มอบหมายให้ มารี กูรี รับหน้าที่เตรียม “มาตรฐานเรเดียม” นี้ ซึ่งในปีต่อมา (1911) เธอก็เตรียมเสร็จเป็น “เรเดียมคลอไรด์” (RaCl₂) บริสุทธิ์หนัก 21.99 มิลลิกรัม บรรจุในหลอดผนึกสนิท มาตรฐานนี้รู้จักกันในชื่อ “มาตรฐานกรุงปารีส” (Paris standard)

          จากนั้นผู้รับหน้าที่เตรียมชิ้นมาตรฐานเพิ่มเติม สำหรับแจกจ่ายไปตามห้องปฏิบัติการต่าง ๆ ได้แก่ ออทโท เฮอนิกชมิด (Otto H?nigschmid) จากเวียนนา เนื่องจากเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดโดยน้ำหนัก (gravimetric measurement) และเป็นผู้ทำหน้าที่วัด น้ำหนักเชิงอะตอม (atomic weight) ที่อยู่ในระดับแถวหน้า มาตรฐานเพิ่มเติมนี้เรียกกันว่า “มาตรฐานกรุงเวียนนา” (Vienna standard)

          ถึงปี 1911 มารี กูรี และรัทเทอร์ฟอร์ด ก็มาพบกันอีกครั้งในการประชุมพิจารณาข้อปัญหาด้านฟิสิกส์และเคมี อันลื่อชื่อ คือ การประชุมโซลเวย์ (Solvay Conference) ครั้งที่ 1 ที่กรุงบรัสเซลล์ ซึ่งมาตรฐานเรเดียม เป็นวาระสำคัญด้วยวาระหนึ่ง จากนั้นเดือนมนาคม 1912 คณะกรรมการก็มาพบกันอีกครั้งที่กรุงปารีส เพื่อเปรียบเทียบระหว่างมาตรฐานเรเดียมของมารี กูรี กับมาตรฐานที่เฮอนิกชมิดเตรียมขึ้นมาอีก 3 ชิ้น การเปรียบเทียบระหว่างกัน ทำโดยการเปรียบเทียบอัตราการปล่อยรังสีแกมมาของทั้ง 4 ตัวอย่าง หลังการเปรียบเทียบ มาตรฐานของมารี กูรี ถูกเก็บไว้ที่ สำนักงานมาตราชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (Bureau International des Poids et Mesures: BIPM) ซึ่งตั้งอยู่ที่ แซฟร์ (S?vres) ชานกรุงปารีส และเฮอนิกชมิดได้รับมอบหมายให้เตรียมมาตรฐานอีกชุดหนึ่งซึ่งเป็น มาตรฐานทุติยภูมิ (secondary standard1) สำหรับแจกจ่ายไปตาม ห้องปฏิบัติการมาตรวิทยา (metrology laboratory) ของหลาย ๆ ประเทศที่มีความต้องการมาตรฐานไว้ใช้

          ยกตัวอย่างประเทศสหรัฐอเมริกา โนอาห์ ดอร์ซีย์ (Noah Dorsey) ได้บันทึกการได้รับมาตรฐานไว้ว่า “มาตรฐานทุติยภูมิได้ผ่านการเปรียบเทียบโดยตรงกับมาตรฐานกรุงปารีสและมาตรฐานกรุงเวียนนาแล้ว และเมื่อเดือนธันวาคม 1913 สหรัฐอเมริกาก็ได้รับมาตรฐานทุติยภูมิจากคณะกรรมการ ซึ่งระบุว่าเป็น ‘มาตรฐานเรเดียมทุติยภูมิ หมายเลข 6’ และมีใบรับรองบอกไว้ว่า เมื่อฤดูใบไม้ร่วงปี 1913 มาตรฐานนี้คือ เรเดียมคลอไรด์ปริมาณ 20.28 มิลลิกรัม เทียบเท่ากับเรเดียม 15.40 มิลลิกรัม ซึ่งมาตรฐานเรเดียมนี้เก็บรักษาไว้ที่ สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ (National Bureau of Standards) ณ กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. และถือเป็น มาตรฐานเรเดียมปฐมภูมิ (primary radium standard) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งองค์ประกอบของเรเดียม ในมาตรฐานที่ใช้งานในสำนักงานนี้ ล้วนใช้มาตรฐานนี้เป็นตัวเปรียบเทียบ”

          ใบประกาศนียบัตรพิมพ์ 3 ภาษา เป็น 3 แถว คือ เยอรมัน ฝรั่งเศส และอังกฤษ ลงนามโดย สเตฟาน ไมเออร์ จาก สถาบันวิจัยเรเดียม (Institut f?r Radiumforschung) ในกรุงเวียนนา มารี กูรี และเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เรเดียมในมาตรฐานนี้ได้จากแร่พิตช์เบลนด์จากเหมือง St. Joachimstal ในโบฮีเมีย (Bohemia) มาตรฐานนี้มักเรียกกันว่า “มาตรฐานคูรีของเอ็นบีเอส” (NBS Curie standard)

          ความต้องการของการเทียบมาตรฐานที่ค่อนข้างมากนี้ เกิดจากแรงผลักดันการใช้เรเดียมและเรดอนในด้าน รังสีรักษา (radiation therapy) สำหรับแหล่งแร่เรเดียมของสหรัฐอเมริกามาจากแร่คาร์โนไทต์ พบมากทางตะวันตกของมลรัฐโคโลราโดและยูทาห์

โพสต์เมื่อ : 24 พฤษภาคม 2555