Nuclear Science
STKC 2555

ตำนานจากยุคอะตอม
เรินต์เกนกับรังสีล่องหน

โดย พอล เฟรม

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

   ตอนที่ 1 : รังสีเอกซ์

          เชื่อหรือไม่ว่า ถ้าหากเรินต์เกนมองตรง ๆ ไปที่ฉากแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ เขาจะไม่มีทางสังเกตเห็นแสงเรืองจาง ๆ ได้เลย แต่ตอนนั้นเขากำลังมองไปทางอื่น และแสงเรืองนั้นผ่านเข้ามาทางมุมขอบตาของเขา ซึ่งโฟกัสลงบนส่วนที่มีสภาพไวดีที่สุดบนจอตา (parafoveal region) และแสงเรืองราง ๆ นี้เองที่ทำให้เรินต์เกนค้นพบรังสีเอกซ์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า “รังสีล่องหน” (ฮาเวิร์ด เซลิเกอร์ [H.H. Seliger] เขียนเรื่องนี้ไว้ในบทความเมื่อปี 1995ดูหมายเหตุ 1)
          รังสีเอกซ์เป็นรังสีล่องหน ตาจึงมองไม่เห็น เรินต์เกนรู้ดีในเรื่องนี้ เพราะเขาบอกเองเมื่อปี 1895 ว่า “จอตาของเราไม่รับรู้ต่อรังสีของเรา แม้เมื่อจ่อตาเข้าไปใกล้อุปกรณ์ที่ปล่อยรังสีนี้ ก็ไม่เห็นอะไร”
          อย่างไรก็ดี ถัดมาเพียงไม่กี่เดือน จี. แบรนดีส (G. Brandes) ก็พิสูจน์ได้ว่าเรินต์เกนผิดในเรื่องนี้ เพราะถ้ามีพลังงานสูงพอ รังสีนี้สามารถก่อแสงเรืองสีน้ำเงินเทาอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งดูเหมือนจะเกิดภายในดวงตาได้เอง2
          ในไม่ช้า เรินต์เกนก็ยืนยันสิ่งที่แบรนดีสสังเกตพบ และรายงานเหตุการณ์ต่อไปนี้ไว้ในบทความว่าด้วยรังสีเอกซ์ฉบับที่ 3 และเป็นฉบับสุดท้ายของเขาเมื่อปี 1897 “ในสมุดบันทึกการทดลองของผม มีบันทึกเขียนไว้เมื่อต้นเดือนพฤศจิกายน 1895 ...(ว่าในขณะที่ผมอยู่ภายใน) ห้องที่มืดสนิทใกล้กับประตูไม้บานหนึ่ง ที่อยู่อีกฟากหนึ่งที่หลอดฮิตทอร์ฟตั้งอยู่ ในขณะที่ประจุถูกปล่อยผ่านภายในหลอด ก็รู้สึกได้ถึงแสงที่อ่อนจางมากแผ่คลุมเหนือพื้นที่มองเห็นอยู่ ตอนนั้นผมคิดว่ารู้สึกไปเอง”3 แปลเป็นภาษาชาวบ้านก็ว่า “โอเค ในบทความก่อนหน้านี้ ผมเขียนว่าไม่ได้เห็นอะไร แต่ผมเพิ่งนึกได้ว่า ที่จริงเมื่อเดือนพฤศจิกายน 1895 ผมก็เคยเห็นรังสีเอกซ์มาแล้ว เพราะฉะนั้นไม่ว่าแบรนดีสจะพูดว่าอย่างไร ผมนี่แหละคนแรกที่เห็นรังสีเอกซ์”
          ตกลงว่ารังสีล่องหนที่จริงก็มองเห็นได้

ตอนที่ 2 : เรเดียม

          แถว ๆ ปี 1899 ฟรีดริช จีเซล (Friedrich Giesel) เป็นบุคคลแรกที่ “เห็น” รังสีลึกลับจากเรเดียมหรือจากวัสดุกัมมันตรังสีอื่นใดก็ตาม จีเซลเป็นนักเคมีชาวเยอรมันผู้ “ผลิตเรดียมในเชิงพาณิชย์เป็นงานอดิเรก” ซึ่งบางครั้งก็ได้รับเกียรติว่าก็เป็นผู้ค้นพบเรเดียมเช่นเดียวกับสามีภรรยาตระกูลกูรี ดั่งนี้ จึงไม่ต้องประหลาดใจที่ปีแอร์ กูรี ไม่ยอมเสียเวลาที่จะรีบรายงาน4 (เมื่อปี 1900 และ 1903) การสังเกตพบของตนเอง “ปรากฏการณ์นี้รู้สึกได้โดยการวางกล่องที่บรรจุเรเดียมไว้ข้างหน้าดวงตาที่ปิดอยู่ หรือที่ขมับก็ได้” และ “บางคนอาจอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า เป็นการเรืองแสง (phosphorescence) ข้างในตรงกลางของลูกตา จากการกระทำของรังสีล่องหนจากเรเดียม”
          ในสหรัฐอเมริกา นายแพทย์จอร์จ สโตเวอร์5 (George Stover) ชาวโคโลราโด เป็นคนแรก ๆ ที่ตรวจสอบ “ฟอสฟีนจากรังสี” (radiation phosphenes เป็นศัพท์เฉพาะสำหรับการรับรู้การเห็นที่เกิดจากรังสีภายในดวงตา) “เมื่อนั่งอยู่ภายในห้องที่มืดสนิทและปิดตาไว้ ถ้านำหลอดบรรจุเรเดียมเข้ามาใกล้เปลือกตา จะรู้สึกว่ามองเห็นแสง ซึ่งจะหายไปเมื่อดึงหลอดกลับไป...ต่างกับที่ผู้ตรวจสอบหลายท่านแถลงไว้ก็คือ ผมไม่สามารถรู้สึกว่ามองเห็นแสง เมื่อนำหลอดมาสัมผัสด้านหลังของศีรษะ ใกล้กับศูนย์กลางการมองเห็น” (เรื่องนี้รายงานโดยแลนดา [Landa] เมื่อปี 1987)

ตอนที่ 3 : แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์

          เรื่องความแปลกประหลาดของโชควาสนาประการหนึ่งเห็นได้จากเรินต์เกน ที่มีโอกาส “ค้นพบ” เรเดียม นานเนก่อนที่เขาจะได้ค้นพบรังสีเอกซ์เสียอีก ก็ด้วยฉากแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ของเขา อุปกรณ์อันเดียวกับที่เผยว่ารังสีเอกซ์มีอยู่นั่นแหละ เพราะ “สิ่ง !” ที่ฉาบไว้บนฉากนี้ ไม่เพียงมีแต่แบเรียม ยังมีเรเดียมด้วย โดยเรเดียมปนอยู่ในแร่ที่นำมาสกัดเอาแบเรียม ธาตุทั้งสอง (แบเรียมกับเรเดียม) มีสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกันมาก (ธาตุในกลุ่มเดียวกัน) จึงเกาะเกี่ยวตาม ๆ กันมาตลอดกระบวนการสกัดทางเคมี
          ไม่ต้องพูดถึงว่ามีเรเดียมมากพอให้เรินต์เกนสังเกตพบฟอสฟีนจากรังสีได้หรือไม่ ถ้าหากเขาได้เคยลองแนบตาของเขาลงบนฉากที่ว่านี้ เพราะที่จริงแล้วเรินต์เกนน่าจะได้เคยเห็นแสงเรือง ๆ แบบที่ต่างไป ถ้าการสังเกตครั้งหนึ่งโดยเพื่อนเก่าของเราที่ชื่อฟรีดิช จีเซลรายงานไว้เมื่อปี 1899 นั้น เชื่อถือได้ ซึ่งเขาเขียนไว้ว่า เพราะมีเรเดียมเป็นองค์ประกอบ แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์สามารถเรืองแสงอย่างแรงได้ด้วยตัวเอง ดังนั้นตามที่จีเซลเสนอแนะนี้ คือ แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์อยู่ในสถานะที่จะเหนี่ยวนำตัวเองให้เรืองแสงได้อยู่แล้ว แม้ไม่มีรังสีเอกซ์มากระทบก็ตาม ก็แล้วทำไมเรินต์เกนจึงไม่สังเกตพบก่อนหน้านี้
          โชคดีที่พอล เฟรม (ผู้เขียนบทความนี้) ทำงานในตำแหน่งที่มีโอกาสเห็นฟอสฟีนจากรังสีด้วยตาของตัวเอง โดยพอลเพิ่งได้ครอบครองแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ชั้นดีของช่วงทศวรรษ 1890 (1890's-vintage ทำนองเดียวกับไวน์ดีต้องต้องผลิตในปีนั้นปีนี้) ซึ่งครั้งหนึ่งเคยสมบัติเป็นของยอดคน-รอเบิร์ต วูดส์ (Robert Woods [1868-1955] ผู้ให้กำเนิด black-light effect) ดังนั้นเพื่อพิสูจน์ตามที่จีเซลอ้าง พอลจึงเข้าไปอยู่ในห้องที่มืดสนิทพร้อมกับหลอดใส่แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ (ซึ่งห่อไว้มิดชิดไม่ให้โดนแสงล่วงหน้านานสองสัปดาห์) หลังจากครึ่งชั่วโมง นานพอให้ดวงตามีสภาพไวสูงสุด พอลทนรอต่อไปไม่ไหว ใจหวิวอย่างคาดหวัง เขายกหลอดแก้วขึ้นมาแกว่งถอยหน้าถอยหลัง และในความมืดมิดมันก็โผล่ออกมา...ประหนึ่งว่าเกิดมาจากในอดีต...แสงเรือง (fluorescence) นั่นเอง ! แม้แทบจะมองไม่เห็น แต่เห็นจริง ๆ จึงน่าสงสัยว่าฉากแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด้ของเรินต์เกน ซึ่งเป็นเครื่องวัดรังสีอันแรกในโลก ตอบสนองอย่างต่อเนื่องและมองเห็นได้หรือไม่ ต่อกัมมัมมันตภาพรังสีของตัวเอง6
          ไม่ใช่เรื่องแปลกที่เรินต์เกนไม่เคยเห็นปรากฏการณ์เรืองแสงราง ๆ ของเรเดียมในฉากที่ว่า ที่จริงเขาเข้ามาใกล้แค่หนวดกับปรากฏการณ์รูปถ่าย (photographic effect)  เพราะตามที่ฮาเวิร์ด เซลิเกอร์เขียนไว้ในบทความปี 1995 ของเขาว่า เรินต์เกนเคยบอกว่ามีความตั้งใจจะใช้แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์ มาเพิ่มความเข้มของปรากฏการณ์รูปถ่ายของรังสีเอกซ์ให้กับแผ่นถ่ายรูป (photographic plate) แต่คงด้วยเหตุผลบางประการ เรินต์เกนไม่เคยทำการทดลองที่ตั้งใจเลย ซึ่งเซลิเกอร์คาดว่า หากเรินต์เกนได้ลงมือทำการทดลองแบบที่เขาตั้งใจไว้ ก็คงสังเกตพบว่า แบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์สามารถทำให้เกิดรูปถ่ายได้เอง คล้ายกับภาพ โดยแผ่นถ่ายรูปไม่ต้องโดนรังสีเอกซ์ และรูปนี้ก็คือ ภาพรังสีในตัว (autoradiograph) ของแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด์เอง ย่อมนำเรินต์เกนไปสู่การค้นพบ “กัมมันตภาพรังสี” ก่อนแบ็กเกอแรล (Becquerel) และค้นพบ “เรเดียม” ก่อนสามี-ภรรยากูรี
          หากเป็นเช่นนี้ เรินต์เกนจะต้องโด่งดังมาก โด่งดังจริง ๆ !

จากเรื่องชุด — Tales from the Atomic Age— ของ Paul W. Frame เรื่อง Wilhelm R?ntgen and the Invisible Light

หมายเหตุ

1. โดยเปรียบเทียบ บริเวณส่วนกลางของจอตา (fovea centralis) มีสภาพไวต่ำกว่าด้านข้าง (parafoveal)

2. คำอธิบายที่ดีที่สุดน่าจะได้แก่ การเห็นสีม่วงบนจอตาถูกกระตุ้นโดยตรงโดยรังสีเอกซ์ (Steidley 1990).

3. เรินต์เกนตาบอดสี และไม่เคยเอ่ยถึงสีของแสงเรืองที่เขาสังเกตพบเลย

4. กลไกปฐมภูมิที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ฟอสฟีนจากสารที่มีเรเดียมเป็นองค์ประกอบ น่าจะเกิดจากรังสีเชอเรนคอฟ เหนี่ยวนำโดยรังสีบีตาในตัวกลางโปร่งใสที่อยู่ในตา (Steidley 1990)

5. สโตเวอร์เป็นเหยื่อรายหนึ่งของการได้รับรังสีสูงจนเสียชีวิต ก่อนเสียชีวิตไม่นานเขากล่าวไว้เป็นปรัชญาว่า “นักวิทยาศาสตร์ไม่กี่คนที่สละชีวิตหรือพิการ มีน้ำหนักไม่มากเท่ากับข้อเท็จจริงที่มีประโยชน์” เขาแต่งเพลงที่แพร่หลาย On the Beach at Waikiki และดังนั้นหลังเผาศพ อัฐิของเขาจึงถูกนำไปโปรยที่หาดไวกีกิ (Landa 1987) คนในแวดวงนิวเคลียร์ที่ไปพักร้อนที่หาดนี้ อาจจะมีอัฐิของผู้สละชีวิตเพื่อรังสีผู้นี้ติดอยู่ที่ฝ่าเท้าของพวกท่านบ้างก็ได้

6. ปริมาณของเรเดียมในแร่แบเรียมแตกต่างกันหลายหลากเป็นอันมาก แร่แบเรียมของจีเซลน่าจะมาจากแถบภูเขาแอร์ซ (Erz mountain) ซึ่งมีองค์ประกอบเรดียมค่อนข้างสูง จึงมีความเข้มการเรืองแสงสูงกว่า

 

เอกสารอ้างอิง

  1. R?ntgen, W. Further Observations on the Properties of X-rays. March 10, 1897. Translation in Dr. W. C. Rontgen. Glasser, O. Charles C Thomas, Springfield; 1945
  2. Seliger, H.H. Wilhelm Conrad R?ntgen and the Glimmer of Light. Physics Today, Nov.: 25-31; 1995.
  3. Steidley, K.D. The Radiation Phosphene. Vision Research 30: 1139-1143; 1990.
โพสต์เมื่อ : 17 กรกฎาคม 2555