รังสีก่อไอออนและอนุภาคย่อยของอะตอม

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง รังสีก่อไอออนและอนุภาคย่อยของอะตอม

รังสีก่อไอออน vs. อนุภาคย่อยของอะตอม

รังสีก่อไอออน (ionizing radiation) เกิดจากการแผ่รังสีที่มีพลังงานพอที่จะปลดปล่อยอิเล็กตรอนให้เป็นอิสระจากอะตอมหรือโมเลกุล หรือเป็นการแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน (Ionization) การแผ่รังสีดังกล่าว (หรือสั้น ๆ ว่ารังสี) ถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคย่อย, ไอออนหรืออะตอมที่มีพลัง, เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง (ปกติเร็วกว่าความเร็วแสง 1%) และเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปลายสเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์, และส่วนที่เป็นอัลตราไวโอเลตที่สูงกว่าของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพวกแตกตัวเป็นไอออน ในขณะที่ส่วนที่เป็นอัลตราไวโอเลตที่ต่ำกว่าของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าอีกทั้งส่วนล่างของสเปคตรัมที่ต่ำกว่ายูวีที่รวมทั้งแสงที่มองเห็นได้ (รวมเกือบทุกประเภทของแสงเลเซอร์), อินฟาเรด, ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ ทั้งหมดนี้ถูกพิจารณาว่าเป็นรังสีที่ไม่มีการแตกตัวเป็นไอออน เขตแดนระหว่างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบแตกตัวเป็นไอออนและที่ไม่ใช่แบบแตกตัวเป็นไอออนที่เกิดขึ้นในรังสีอัลตราไวโอเลตไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจน เนื่องจากโมเลกุลและอะตอมที่แตกต่างกันจะแตกตัวเป็นไอออนที่พลังงานแตกต่างกัน นิยามที่ตกลงกันกำหนดเขตแดนไว้ที่พลังงานของโฟตอนระหว่าง 10 eV ถึง 33 eV ในรังสีอัลตราไวโอเลต อนุภาคย่อยของอะตอมทั่วไปที่แตกตัวเป็นไอออนจากกัมมันตภาพรังสีรวมถึงอนุภาคแอลฟา, อนุภาคบีตา, และนิวตรอน เกือบทั้งหมดของผลิตภัณฑ์จากการสลายให้กัมมันตรังสีจะเป็นพวกที่แตกตัวเป็นไอออนเพราะพลังงานจากการสลายได้กัมมันตรังสีโดยทั่วไปจะสูงกว่าอย่างมากจากที่จำเป็นต้องใช้ในการแตกตัว อนุภาคย่อยของอะตอมที่มีการแตกตัวอื่น ๆที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติก็มี มิวออน, มีซอน, โพสิตรอน, นิวตรอนและอนุภาคอื่น ๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นรังสีคอสมิกขั้นที่สอง ที่มีการผลิตหลังจากรังสีคอสมิกขั้นที่นึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศของโลก รังสีคอสมิกยังอาจผลิตไอโซโทปรังสีในโลกอีกด้วย (ตัวอย่างเช่นคาร์บอน-14) ซึ่งเป็นผลให้เกิดการเสื่อมสลายและผลิตรังสีที่เกิดจากการแตกตัวเป็นไอออน รังสีคอสมิกและการเสื่อมสลายของไอโซโทปกัมมันตรังสีเป็นแหล่งที่มาหลักของรังสีที่เกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนตามธรรมชาติบนโลกที่เรียกว่ารังสีพื้นหลัง ในอวกาศ การปล่อยรังสีความร้อนตามธรรมชาติจากสสารที่อุณหภูมิสูงมาก (เช่นการปล่อยพลาสมาหรือโคโรนาของดวงอาทิตย์) อาจเป็นการแตกตัวเป็นไอออน รังสีจากการเป็นไอออนอาจถูกผลิตขึ้นตามธรรมชาติโดยการเร่งความเร็วของอนุภาคที่มีประจุโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในธรรมชาติ (เช่นฟ้าผ่า), แม้ว่าจะหายากบนโลก การระเบิดแบบซูเปอร์โนวาตามธรรมชาติในอวกาศจะผลิตปริมาณมากของรังสีจากการแตกตัวเป็นไอออนใกล้กับการระเบิด ซึ่งจะเห็นได้จากผลกระทบของมันในเนบิวล่าที่แวววาวที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน รังสีจากการแตกตัวยังสามารถสร้างแบบเทียมขึ้นมาได้โดยใช้หลอดรังสีเอกซ์, เครื่องเร่งอนุภาค และวิธีการต่างๆที่ผลิตไอโซโทปรังสีแบบเทียม รังสีจากการแตกตัวจะมองไม่เห็นและจะไม่สามารถตรวจพบได้โดยตรงจากความรู้สึกของมนุษย์, ดังนั้นเครื่องมือตรวจจับรังสีเช่นเครื่องไกเกอร์เคาน์เตอร์จึงจำเป็น อย่างไรก็ตามรังสีจากการแตกตัวอาจนำไปสู่​​การปล่อยครั้งที่สองของแสงที่มองเห็นได้หลังจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร เช่นในการฉายรังสีแบบ Cherenkov และการเรืองแสงรังสี (radioluminescence) รังสีจากการแตกตัวถูกนำไปใช้อย่างสร้างสรรค์ในหลากหลายสาขาเช่นยา, การวิจัย, การผลิต, การก่อสร้างและพื้นที่อื่น ๆ แต่ก็ทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพถ้าไม่ปฏิบัติตามมาตรการที่เหมาะสมที่ต่อต้านกับการสัมผัสที่ไม่พึงประสงค์ การสัมผัสกับรังสีจากการแตกตัวจะทำให้เกิดความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและสามารถส่งผลให้เกิดการกลายพันธุ์, การเจ็บป่วยเนื่องจากรังสี, มะเร็งและการเสียชีวิต. อนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic particles) ในวิทยาศาสตร์ด้านกายภาพ เป็นอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมมาก มีสองชนิด ชนิดแรกได้แก่ อนุภาคมูลฐาน ซึ่งตามทฤษฎีปัจจุบันไม่ได้เกิดจากอนุภาคอื่น และชนิดที่สองได้แก่อนุภาคผสม ฟิสิกส์ของอนุภาคและฟิสิกส์ของนิวเคลียสจะศึกษาอนุภาคเหล่านี้และวิธีการที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ต่อกัน ในฟิสิกส์ของอนุภาค แนวคิดของอนุภาคเป็นหนึ่งในแนวคิดหลากหลายที่สืบทอดมาจากฟิสิกส์ที่เป็นรูปแบบดั้งเดิม แต่มันมียังคงสะท้อนให้เห็นถึงความเข้าใจที่ทันสมัยที่ว่า ที่ระดับควอนตัม สสารและพลังงานประพฤติตัวแตกต่างอย่างมากจากสิ่งที่พบจากประสบการณ์ในชีวิตประจำวันที่จะนำเราไปสู่สิ่งที่คาดหวังไว้ แนวคิดของอนุภาคประสพกับการทบทวนอย่างจริงจังเมื่อการทดลองหลายครั้งแสดงให้เห็นว่าแสงสามารถปฏิบัติตัวเหมือนการไหลของอนุภาคจำนวนมาก (ที่เรียกว่าโฟตอน) เช่นเดียวกับการแสดงออกด้านคุณสมบัติทั้งหลายเหมือนของคลื่น นี้นำไปสู่​​แนวคิดใหม่ของทวิภาคของคลื่นกับอนุภาค (wave–particle duality) เพื่อสะท้อนให้เห็นว่า "อนุภาค" ที่ระดับควอนตัมจะทำตัวเหมือนเป็นทั้งอนุภาคและเป็นคลื่น (หรือเรียกว่า wavicles) อีกแนวคิดใหม่อันหนึ่ง "หลักของความไม่แน่นอน" กล่าวว่าบางส่วนของคุณสมบัติของพวกมันเมื่อนำมารวมกัน เช่นตำแหน่งเวกเตอร์และโมเมนตัมพร้อมกันของพวกมัน จะไม่สามารถวัดอย่างแม่นยำได้ ในช่วงเวลาไม่นานมานี้ ทวิภาคของคลื่นกับอนุภาคได้ถูกแสดงเพื่อนำไปใช้ไม่แต่เพียงกับโฟตอนเท่านั้น แต่จะนำไปใช้กับอนุภาคขนาดใหญ่มากขึ้นอีกด้วย ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคต่างๆในกรอบงานของทฤษฎีสนามควอนตัมถูกเข้าใจว่าเป็นการสร้างและการทำลายล้างของ"ควอนตัมทั้งหลาย"ของ"อันตรกิริยาพื้นฐาน"ที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้จะผสมผสานฟิสิกส์ของอนุภาคเข้ากับทฤษฎีสนามควอนตัม.

พลังงาน

ฟ้าเป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงาน รูปแบบหนึ่งที่สามารถมองเห็นได้ ฟ้าผ่าครั้งหนึ่ง อาจมีพลังงานศักย์ไฟฟ้า 500 megajoules ถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงานแสง พลังงานเสียงและพลังงานความร้อน พลังงาน หมายถึงความสามารถซึ่งมีอยู่ในตัวของสิ่งที่อาจให้แรงงานได้ หรือ Energy เป็นกำลังงานที่ใช้ในช่วงเวลาหนึ่ง หรือระยะทางหนึ่ง มีค่าเป็น จูล หรือ Joule ในทางฟิสิกส์ พลังงานเป็นหนึ่งในคุณสมบัติเชิงปริมาณพื้นฐานที่อธิบายระบบทางกายภาพหรือสถานะของวัตถุ พลังงานสามารถเปลี่ยนรูป (แปลงรูป) ได้หลายรูปแบบที่แต่ละแบบอาจจะชัดเจนและสามารถวัดได้ในหลายรูปแบบที่แตกต่างกัน กฎของการอนุรักษ์พลังงานระบุว่า พลังงาน (ทั้งหมด) ของระบบสามารถเพิ่มหรือลดได้โดยการถ่ายโอนเข้าหรือออกจากระบบเท่านั้น พลังงานทั้งหมดของระบบใด ๆ สามารถคำนวณได้โดยการรวมกันอย่างง่าย ๆ เมื่อมันประกอบด้วยชิ้นส่วนที่ไม่มีการปฏิสัมพันธ์ทั้งหลายหรือมีหลายรูปแบบของพลังงานที่แตกต่างกัน รูปแบบของพลังงานทั่วไปประกอบด้วยพลังงานจลน์ของวัตถุเคลื่อนที่, พลังงานที่แผ่รังสีออกมาโดยแสงและการแผ่รังสีของแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ และประเภทต่าง ๆ ของพลังงานศักย์ เช่นแรงโน้มถ่วงและความยืดหยุ่น ประเภททั่วไปของการถ่ายโอนและการเปลี่ยนแปลงพลังงานประกอบด้วยกระบวนการ เช่นการให้ความร้อนกับวัสดุ, การปฏิบัติงานทางกลไกบนวัตถุ, การสร้างหรือการใช้พลังงานไฟฟ้า และปฏิกิริยาทางเคมีจำนวนมาก หน่วยของการวัดพลังงานมักจะถูกกำหนดโดยผ่านกระบวนการของการทำงาน งานที่ทำโดยสิ่งหนึ่งบนอีกสิ่งหนึ่งถูกกำหนดไว้ในฟิสิกส์ว่า เป็นแรง (หน่วย SI: นิวตัน) ที่ทำโดยสิ่งนั้นคูณด้วย ระยะทาง (หน่วย SI: เมตร) ของการเคลื่อนไหวเพื่อต่อสู้กับแรงที่กระทำโดยฝ่ายตรงข้าม ดังนั้น หน่วยพลังงานเป็นนิวตัน-เมตร หรือที่เรียกว่า จูล หน่วย SI ของกำลัง (พลังงานต่อหน่วยเวลา) เป็นวัตต์ หรือแค่ จูลต่อวินาที ดังนั้น จูลเท่ากับ วัตต์-วินาที หรือ 3600 จูลส์เท่ากับหนึ่งวัตต์-ชั่วโมง หน่วยพลังงาน CGS เป็น เอิร์ก, และหน่วยอิมพีเรียลและสหรัฐอเมริกาเป็น ฟุตปอนด์ หน่วยพลังงานอื่น ๆ เช่น อิเล็กตรอนโวลต์, แคลอรี่อาหารหรือกิโลแคลอรีอุณหพลศาสตร์ (ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำในกระบวนการให้ความร้อน) และ บีทียู ถูกใช้ในพื้นที่เฉพาะของวิทยาศาสตร์และการพาณิชย์ และมีปัจจัยการแปลงหน่วยที่เกี่ยวข้องให้เป็น จูล พลังงานศักย์เป็นพลังงานที่ถูกเก็บไว้โดยอาศัยอำนาจตามตำแหน่งของวัตถุในสนามพลังเช่นสนามแรงโน้มถ่วง, สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น การยกวัตถุที่ต้านกับแรงโน้มถ่วงทำงานบนวัตถุและเก็บรักษาพลังงานที่มีศักยภาพของแรงโน้มถ่วง ถ้ามันตก แรงโน้มถ่วงไม่ได้ทำงานบนวัตถุซึ่งแปลงพลังงานศักย์ให้เป็นพลังงานจลน์ที่เกี่ยวข้องกับความเร็ว บางรูปแบบเฉพาะของพลังงานได้แก่พลังงานยืดหยุ่นเนื่องจากการยืดหรือการเปลี่ยนรูปของวัตถุของแข็ง, พลังงานเคมีเช่นที่ถูกปล่อยออกมาเมื่อเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงและพลังงานความร้อน, พลังงานจลน์และพลังงานศักย์ขนาดเล็ก ๆ ของการเคลื่อนไหวที่ไม่มีทิศทางของอนุภาคทำให้เป็นเรื่องขึ้นมา ไม่ใช่ทั้งหมดของพลังงานในระบบจะสามารถถูกเปลี่ยนหรือถูกโอนโดยกระบวนการของงาน; ปริมาณที่สามารถจะถูกปลี่ยนหรือถูกโอนเรียกว่าพลังงานที่มีอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะจำกัดปริมาณของพลังงานความร้อนที่สามารถถูกเปลี่ยนให้เป็นพลังงานรูปอื่น ๆ พลังงานรูปแบบเชิงกลและอื่น ๆ สามารถถูกเปลี่ยนในทิศทางอื่น ๆ ให้เป็นพลังงานความร้อนโดยไม่มีข้อจำกัดดังกล่าว วัตถุใด ๆ ที่มีมวลเมื่อหยุดนิ่ง (จึงเรียกว่ามวลนิ่ง) มีพลังงานนิ่งที่สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ ของ Albert Einstein E.

พลังงานและรังสีก่อไอออน · พลังงานและอนุภาคย่อยของอะตอม · ดูเพิ่มเติม »

รังสีคอสมิก

ฟลักซ์รังสีคอสมิกเทียบกับพลังงานอนุภาค รังสีคอสมิก (cosmic ray) เป็นรังสีพลังงานสูงอย่างยิ่งที่ส่วนใหญ่กำเนิดนอกระบบสุริยะ อาจทำให้เกิดการสาดอนุภาครองซึ่งทะลุทะลวงและมีผลกระทบต่อบรรยากาศของโลกและบ้างมาถึงผิวโลกได้ รังสีคอสมิกประกอบด้วยโปรตอนและนิวเคลียสอะตอมพลังงานสูงเป็นหลัก มีที่มาลึกลับ ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศแฟร์มี (2556) ถูกตีความว่าเป็นหลักฐานว่าส่วนสำคัญของรังสีคอสมิกปฐมภูมิกำเนิดจากมหานวดารา(supernova) ของดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ ทว่า คาดว่ามหานวดารามิใช่แหล่งเดียวของรังสีคอสมิก นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์อาจผลิตรังสีคอสมิกด้วย รังสีคอสมิกถูกเรียกว่า "รังสี" เพราะทีแรกเข้าใจผิดว่าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในการใช้ทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป อนุภาคพลังงานสูงที่มีมวลในตัว เรียก รังสี "คอสมิก" และโฟตอน ซึ่งเป็นควอนตัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (จึงไม่มีมวลในตัว) ถูกเรียกด้วยชื่อสามัญ เช่น "รังสีแกมมา" หรือ "รังสีเอ็กซ์" ขึ้นกับความถี่ รังสีคอสมิกดึงดูดความสนใจอย่างมากในทางปฏิบัติ เนื่องจากความเสียหายที่รังสีกระทำต่อไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และชีวิตนอกเหนือการป้องกันจากบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก และในทางวิทยาศาสตร์ เพราะมีการสังเกตว่า พลังงานของรังสีคอสมิกพลังงานสูงอย่างยิ่ง (ultra-high-energy cosmic rays, UHECRs) ที่มีพลังงานมากที่สุดเฉียด 3 × 1020 eV หรือเกือบ 40 ล้านเท่าของพลังงานของอนุภาคที่ถูกเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่เร่ง ที่ 50 จูล รังสีคอสมิกพลังงานสูงอย่างยิ่งมีพลังงานเทียบเท่ากับพลังงานจลน์ของลูกเบสบอลความเร็ว 90 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ด้วยผลการค้นพบเหล่านี้ จึงมีความสนใจสำรวจรังสีคอสมิกเพื่อหาพลังงานที่สูงกว่านี้ ทว่า รังสีคอสมิกส่วนมากไม่มีพลังงานสูงสุดขีดเช่นนั้น การกระจายพลังงานของรังสีคอสมิกสูงสุดที่ 0.3 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (4.8×10−11 J) ในบรรดารังสีคอสมิกปฐมภูมิซึ่งกำเนิดนอกบรรยากาศของโลก ราว 99% ของนิวเคลียส (ซึ่งหลุดจากเปลือกอิเล็กตรอนของมัน) เป็นอะตอมที่ทราบกันดี และราว 1% เป็นอิเล็กตรอนเดี่ยว (คล้ายอนุภาคบีตา) ในจำนวนนิวเคลียส ราว 90% เป็นโปรตอน คือ นิวเคลียสไฮโดรเจน 9% เป็นอนุภาคแอลฟา และ 1% เป็นนิวเคลียสของธาตุหนักกว่า ส่วนน้อยมากเป็นอนุภาคปฏิสสารที่เสถียร เช่น โพสิตรอนและแอนติโปรตอน ธรรมชาติที่แน่ชัดของส่วนที่เหลือนี้เป็นขอบเขตการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ การแสวงอนุภาคอย่างแข็งขันจากวงโคจรโลกยังไม่พบแอนติแอลฟ.

รังสีก่อไอออนและรังสีคอสมิก · รังสีคอสมิกและอนุภาคย่อยของอะตอม · ดูเพิ่มเติม »

รังสีแกมมา

รังสีแกมมา (Gamma radiation หรือ Gamma ray) มีสัญลักษณ์เป็นตัวอักษรกรีกว่า γ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีช่วงความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-ray) โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 10-13 ถึง 10-17 หรือคลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10-13 นั่นเอง รังสีแกมมามีความถี่สูงมาก ดังนั้นมันจึงประกอบด้วยโฟตอนพลังงานสูงหลายตัว รังสีแกมมาเป็นการแผ่รังสีแบบ ionization มันจึงมีอันตรายต่อชีวภาพ รังสีแกมมาถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงที่สุดในบรรดาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ที่เหลือทั้งหมด การสลายให้รังสีแกมมาเป็นการสลายของนิวเคลียสของอะตอมในขณะที่มีการเปลี่ยนสถานะจากสถานะพลังงานสูงไปเป็นสถานะที่ต่ำกว่า แต่ก็อาจเกิดจากกระบวนการอื่น.

รังสีก่อไอออนและรังสีแกมมา · รังสีแกมมาและอนุภาคย่อยของอะตอม · ดูเพิ่มเติม »

เครื่องเร่งอนุภาค

รื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้น Van de Graaff แบบ single stage 2 MeV ในช่วงทศวรรษ 1960s กำลังอยู่ระหว่างซ่อมบำรุง ภาพสเก็ตช์ของเครื่องเร่งไฟฟ้าสถิตย์แบบแวนเดอกราฟ เครื่องเร่งอนุภาค (particle accelerator) คือเครื่องมือชนิดหนึ่งที่อาศัยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการเร่งให้อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปจนกระทั่งมีความเร็วสูง โดยให้เคลื่อนที่อยู่ภายในท่อที่เตรียมเอาไว้ โทรทัศน์แบบ CRT เป็นตัวอย่างแบบง่ายๆ อย่างหนึ่งของเครื่องเร่งอนุภาค มีเครื่องเร่งอนุภาคพื้นฐานอยู่ 2 แบบคือ เครื่องเร่งอนุภาคแบบ electrostatic และแบบ oscillating field.

รังสีก่อไอออนและเครื่องเร่งอนุภาค · อนุภาคย่อยของอะตอมและเครื่องเร่งอนุภาค · ดูเพิ่มเติม »