- บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
- ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)
Wilhelm Conrad Röntgen ศาสตราจารย์ที่ University of Munich เป็นบุคคลแรกที่ได้รับรางวัลอันทรงเกียรติในสาขาฟิสิกส์ จากการค้นพบรังสี Röntgen หรือที่รู้จักกันในชื่อว่า “รังสีเอ็กซ์ (X-rays)” เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1896 ซึ่งถือได้ว่าเป็นพลังงานรูปแบบใหม่ในเวลานั้นและยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเป็นการแพร่ของรังสีอะไรเลยตั้งชื่อเป็น “X” ไว้ก่อน และ การใช้คำว่า “รังสี” ก็เพราะว่าพลังงานรูปแบบใหม่นี้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเหมือนกับแสง ศาสตราจารย์ Röntgen เป็นบุคคลแรกที่ได้ค้นพบคุณสมบัติของรังสีที่เกิดขึ้นจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เข้าใกล้นิวเคลียสของอะตอมของโลหะ ซึ่งจะทำให้อิเล็กตรอนเบี่ยงเบนออกไปพร้อมกับปลดปล่อยพลังงานที่เป็นรังสีเอ็กซ์ที่มีความยาวคลื่นในช่วง 10-7-10-12 เมตร ในช่วงแรกของการศึกษาพบว่ารังสีเอ็กซ์มีคุณสมบัติเป็นอนุภาค แต่ยังไม่สามารถสาธิตการสะท้อน การหักเห การเลี้ยวเบน และความเป็นโพลาไรเซัน (Polarization) ของรังสีเอ็กซ์นี้ได้ หลังจากนั้นก็เริ่มมีการศึกษาในเชิงลึกมากขึ้น โดยเฉพาะในช่วงปี ค.ศ. 1910-1912 พบว่ารังสีเอ็กซ์มีคุณสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ประโยชน์ที่สำคัญมากที่ได้จากรังสีเอ็กซ์ คือ การนำมาใช้ในด้านการแพทย์ ซึ่งแนวคิดจะเหมือนกับคุณสมบัติของแสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ ที่สามารถเคลื่อนที่ทะลุผ่านวัสดุได้ในปริมาณที่ไม่เท่ากัน และวัสดุเช่นกล้ามเนื้อจะไม่ให้แสงเคลื่อนที่ทะลุผ่านไป ในขณะที่รังสีเอ็กซ์สามารถเคลื่อนที่ทะลุผ่านกล้ามเนื้อ ผิวหนัง และ ไม้ ได้ดี แต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ทะลุผ่านโลหะได้ จุดเด่นนี้ทำให้รังสีเอ็กซ์ถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบตำแหน่งของสิ่งของที่ทำขึ้นจากโลหะอย่างเข็ม และ กระสุน ที่ฝังอยู่ในร่างกายได้เพียงแค่ฉายรังสีเอ็กซ์ผ่านร่างกายตรงบริเวณที่ต้องการตรวจสอบแล้ววิเคราะห์จากแผ่นฟิล์ม หรือ ตัวตรวจรังสีเอ็กซ์ที่ในปัจจุบันสามารถส่งข้อมูลเข้าสู่คอมพิวเตอร์ได้โดยตรง นอกจากนี้ รังสีเอ็กซ์ยังได้นำมาใช้ในการรักษาโรคผิวหนังรุนแรงชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่า Lupus
การค้นพบรังสีชนิดใหม่นี้ทำให้เกิดการศึกษาในเชิงทฤษฎี และ การทดลอง ที่ลึกซึ้งและมีประโยชน์มากมาย รวมทั้งเป็นจุดเริ่มต้นที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนใช้รังสีเอ็กซ์ศึกษาสิ่งที่พวกเขาสนใจและทำให้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ เคมี และ การแพทย์ ดังนี้
- Max von Laue ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1914 จากการค้นพบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์เมื่อเคลื่อนที่ผ่านคริสตัล
- William H. Bragg และ William L. Bragg สองพ่อลูกตระกูล Bragg ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1915 จากการใช้รังสีเอ็กซ์มาศึกษาโครงสร้างของคริสตัลและการสร้างสมการคณิตศาสตร์ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าว
- Charles G. Barkla ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1917 จากการค้นพบคุณสมบัติเชิงอนุภาคของรังสีเอ็กซ์
- Karl Manne Siegbahn ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1924 จากการใช้รังสีเอ็กซ์ในด้านสเปกโตรสโคปี (Spectroscopy)
- Arthur H. Compton ได้รับรางวัลในสาขาฟิสิกส์ในปี ค.ศ. 1927 จากการค้นพบคุณสมบัติเชิงอนุภาคของรังสีเอ็กซ์ที่เกิดจากการกระเจิงของอิเล็กตรอน
- Peter Debye ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี ค.ศ. 1936 จากการนำการหักเหของรังสีเอ็กซ์มาตรวจสอบโครงสร้างโมเลกุลของแก๊ส
- Max Perutz และ John Kendrew ได้รับรางวัลในสาขาเคมีในปี ค.ศ. 1962 จากการใช้รังสีเอ็กซ์มาตรวจสอบโครงสร้างของฮีโมโกลบิน (Haemoglobin) และ ไมโอโกลบิน (Myoglobin)
- Francis Crick, James Watson และ Maurice Wilkins ในสาขาการแพทย์ในปี ค.ศ. 1962 จากการค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิคและความสำคัญที่เชื่อมโยงกับสิ่งมีชีวิต
- Dorothy C. Hodgkin ในสาขาเคมีปี ค.ศ. 1964 จากการตรวจสอบโครงสร้างของเพนนิซิลลิน
- William N. Lipscomp ได้รับในสาขาเคมีปี ค.ศ. 1976 จากการตรวจสอบโบเรนซึ่งเป็นองค์ประกอบของโบรอนและไฮโดรเจน
- Allan M. Cormack และ Godfrey N. Hounsfield สาขาการแพทย์ในปี ค.ศ. 1979 จากการพัฒนาหลักการเอ็กซ์เรย์คอมพิวเตอร์ (Computer Assisted Tomography – CT)
- Kai M. Siegbahn สาขาฟิสิกส์ปี ค.ศ. 1981 จากการพัฒนาหลักการทางด้านอิเล็กตรอนสเปกโตรสโคปี (Electron spectroscopy) ความละเอียดสูง
- Herbert A. Hauptman และ Jerome Karle สาขาเคมีในปี ค.ศ. 1985 จากการพัฒนาวิธีใช้รังสีเอ็กซ์ในการตรวจสอบโครงสร้างของคริสตัลที่มีความซับซ้อน
- Johann Deisenhofer, Robert Huber และ Hartmut Michel สาขาเคมีใน 1988 จากการตรวจสอบโครงสร้างของโปรตีนที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง
- ประวัติย่อ : Wilhelm Conrad Röntgen
Wilhelm Conrad Röntgen เป็นลูกคนเดียวของครอบครัว บิดาของเขาเป็นพ่อค้าและผู้ผลิตเสื้อ เขาเกิดเมื่อวันที่ 27 มีนาคม ค.ศ. 1845 ที่เมือง Lennep (ปัจจุบันคือเมือง Remscheid) ใน Prussia (ประเทศโปแลนด์ในปัจจุบัน) ในช่วงที่เป็นเด็กนั้นเคยถูกไล่ออกจากโรงเรียนจากสาเหตุที่ไม่ยอมบอกชื่อเพื่อนร่วมชั้นที่วาดรูปล้อเลียนครูในโรงเรียน ซึ่งส่งผลให้โรงเรียนในเนเธอร์แลนด์และเยอรมันไม่สามารถรับเขาเข้าเรียนได้ เขาเป็นคนอ่อนน้อมถ่อมตน พูดน้อย รักธรรมชาติ และ ชอบสร้างสิ่งของด้วยตัวเอง Wilhelm Conrad Röntgen เข้าเรียนระดับปริญญาตรีทางด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่ Federal Polytechnic Institute ใน Zurich (ปัจจุบันคือ ETH Zurich) และจบปริญญาเอกในปี ค.ศ. 1869 จาก University of Zurich
หนึ่งปีหลังจากนั้นก็ได้เริ่มเผยแพร่ผลงานวิชาการที่เกี่ยวข้องกับความร้อนของก๊าซ การนำความร้อนของคริสตัล คุณสมบัติทางไฟฟ้าของควอทซ์ ผลของความดันต่อค่าดัชนีหักเหของแสงของของเหลว และ การเปลี่ยนแปลงระนาบของโพลาไรเซชันของแสงภายใต้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้นเขาเริ่มเข้าสู่แวดวงวิชาการด้วยการเป็นอาจารย์ที่ Strasbourg University ในปี ค.ศ. 1874 หลังจากนั้นหนึ่งปีได้เป็นศาสตราจารย์ที่ Academy of Agriculture ที่เมือง Württemberg ปี ค.ศ. 1876 เป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ Strasbourg University และ ในปี ค.ศ. 1879, 1888, และ 1890 ได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ที่ University of Giessen, University of Würzburg และ University of Munich ตามลำดับ
แหล่งข้อมูล
- Nobel Lectures in Physics 1901-1921, World Scientific Publishing, November 1998.
- https://nobelprize.org, accessed Feb 2019.
- https://en.wikipedia.org, accessed Feb 2019.
- ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.