Page 3 - ฟิสิกส์นิวเคลียร์
P. 3
2
ี
นอกจากอนุกรมการสลายของยูเรเนียม-238 พบว่ามีอก 2 อนุกรมซึ่งเป็นการสลายของธาตุ
กัมมันตรังสีธรรมชาติ ได้แก่ อนุกรมที่เริ่มต้นด้วยยูเรเนียม-235 โดยมีตะกั่ว-208 เป็นธาตุสุดท้ายในอนุกรม
และอนุกรมที่เริ่มต้นด้วยทอเรียม-232 โดยมีตะกั่ว-208 เป็นธาตุสุดท้ายในอนุกรม
ในการสลายของธาตุกัมมันตรังสีในอนุกรมของยูเรเนียม-238 พบว่า อะตอมของพอโลเนียม-218 จะ
ลดจ านวนลงครึ่งหนึ่งในเวลาเพียง 3.05 นาที ในขณะที่อะตอมของเรเดียม-226 ต้องใช้เวลาถึง 1620 ปี จึงจะ
ลดจ านวนลงครึ่งหนึ่ง จะเห็นว่า ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิดอัตราการสลาย
ในปี พ.ศ. 2445 รัดเทอร์ฟอร์ด และซอดดี ได้ตั้งสมมติฐานเพื่อใช้อธิบายการสลายของธาตุ
กัมมันตรังสี ดังนี้
1. ธาตุกัมมันตรังสีจะสลายกลายเป็นธาตุใหม่ด้วยการปล่อยอนุภาคแอลฟาหรืออนุภาคบีตา ธาตุใหม่
ที่ได้จากการสลายมีสมบัติทางเคมีที่ผิดไปจากธาตุเดิม และธาตุใหม่อาจจะเป็นธาตุกัมมันตรังสีก็ได้
2. การสลายของธาตุกัมมันตรังสีไม่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมภายนอกนิวเคลียส เช่น อุณหภูมิ ความดัน
เป็นต้น แต่การสลายจะเป็นไปตามหลักการทางสถิติที่เกี่ยวกับโอกาสและกระบวนการแบบสุ่ม เช่น ถ้ามีธาตุ
กัมมันตรังสีอยู่จ านวนหนึ่ง เราไม่สามารถบอกได้ว่า นิวเคลียสใดในธาตุนั้นจะสลายก่อนหรือหลัง กล่าวได้ว่า
ทุกนิวเคลียสมีโอกาสเท่าๆ กันที่จะสลายในช่วงเวลาหนึ่ง และโอกาสที่ว่านี้จะไม่ขึ้นกับสภาพแวดล้อมและเวลา
นอกจากนี้ อัตราการสลายของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีขณะหนึ่งจะแปรผันตรงกับจ านวนนิวเคลียส
ของธาตุกัมมันตรังสีนั้นที่มีอยู่ในขณะนั้น
ถ้าให้ เป็จ านวนนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ขณะเวลา
∆ เป็นจ านวนนิวเคลียสที่สลายไปในช่วงเวลาสั้นๆ ∆ นับจากเวลา
∆
ดังนั้น แสดงจ านวนนิวเคลียสที่สลายไปในหนึ่งหน่วยเวลา คืออัตราการสลายของนิวเคลียส ณ
∆
เวลา ปริมาณนี้เป็นปริมาณทแปรผันตรงกับจ านวนของนิวเคลียสที่มีขณะนั้น เขียนความสัมพันธ์ ได้ว่า
ี่
ΔN
∆t ∝ N
หรือ ∆N
= -λN
∆t
(20.1)
โดยที่ λ เป็นค่าคงตัวของการแปรผัน มีค่าขึ้นอยู่กับนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสีค่าคงตัวนี้ เรียกว่า
ค่าคงตัวการสลาย (Decay constant) เครื่องหมายลบแสดงการลดจ านวนของนิวเคลียสเมื่อเวลาผ่านไป
ถ้าช่วงเวลา Δ มีค่าน้อยมาก (∆ → 0) เราสามารถใช้ความรู้แคลคูลัส เขียนสมการ (20.1)
ได้เป็น
∆
lim = = −
∆ →0 ∆ 
