รังสีคอสมิก อนุภาคพลังงานสูงจากนอกโลก มีองค์ประกอบหลัก คือ อนุภาคโปรตอน (Proton) และนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นต้นกำเนิดของทั้งจักรวาล กาแล็กซี และดาวเคราะห์ต่าง ๆ
รังสีคอสมิก (Cosmic Rays) คือ อนุภาคพลังงานสูงจากนอกโลก เป็นสสารที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วเทียบเท่าความเร็วแสง โดยมีองค์ประกอบหลัก คือ อนุภาคโปรตอน (Proton) และนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นต้นกำเนิดของทั้งจักรวาล กาแล็กซี และดาวเคราะห์ต่าง ๆ เช่น นิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน ฮีเลียม คาร์บอน ออกซิเจน นีออน แมกนีเซียม ซิลิคอน และเหล็ก เป็นต้น
แหล่งกำเนิดและการเดินทางในห้วงอวกาศของรังสีคอสมิก
รังสีคอสมิกประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนซึ่งมีประจุบวกเป็นหลัก ดังนั้น เมื่อรังสีคอสมิกเดินทางผ่านห้วงอวกาศที่มีสนามแม่เหล็กกระจายตัวอยู่ทั่วทุกแห่งหน อนุภาคเหล่านี้จะถูกบังคับให้เปลี่ยนแปลงทิศทางในการเคลื่อนที่ ทำให้นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ไม่สามารถระบุแหล่งที่มาของอนุภาคคอสมิกเหล่านี้ได้อย่างชัดเจน อีกทั้ง เมื่อรังสีคอสมิกเดินทางมาถึงโลก สนามแม่เหล็กโลกมีส่วนที่ทำให้อนุภาคคอสมิกต้องเบี่ยงเบนทิศทางการเคลื่อนที่เช่นเดียวกัน ประกอบกับความไม่สม่ำเสมอของความเข้มสนามแม่เหล็กโลก (ความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกมีค่าสูงสุดที่บริเวณขั้วโลกและต่ำสุดบริเวณเส้นศูนย์สูตร) ทำให้ปริมาณของอนุภาคคอสมิกที่ตรวจวัดได้ในแต่ละพื้นที่ของโลกมีค่าไม่คงที่แน่นอน
แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อการศึกษาและงานวิจัยด้านรังสีคอสมิกรุดหน้าไปไกล ทำให้เกิดการค้นพบอนุภาคอีกหลายชนิดที่เกิดขึ้น เมื่ออนุภาคคอสมิกพุ่งชนอะตอมของธาตุที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศโลก เป็นตัวกำเนิดของฝนอนุภาคมูลฐานชนิดต่างๆ รวมถึงการค้นพบนิวเคลียสของธาตุใหม่ ๆ ในรังสีคอสมิก เช่น ลิเทียม เบริลเลียม และโบรอน ซึ่งส่งผลให้นักดาราศาสตร์ค้นพบองค์ประกอบของรังสีคอสมิกที่สามารถบ่งบอกแหล่งที่มาอย่างคร่าว ๆ รวมถึงประวัติการเดินทางในอวกาศของพวกมัน อย่างเช่น การได้รับพลังงานจากการระเบิดอย่างรุนแรงของดวงดาวที่เรียกว่า “มหานวดารา” หรือ “ซูเปอร์โนวา” (Supernova) และการเดินทางผ่านคลื่นการระเบิดและเศษซากของมหานวดาราที่สามารถคงอยู่ได้ยาวนานหลายพันปีที่สุดท้ายทำให้อนุภาคเหล่านี้มีพลังงานมาพอจะเดินทางผ่านห้วงอวกาศด้วยตนเอง
ประเภทของรังสีคอสมิก
- รังสีคอสมิกจากดวงอาทิตย์ (Solar Cosmic Rays) คือ อนุภาคพลังงานสูงที่เกิดจากการระเบิดในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า “เปลวสุริยะ” หรือการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare) และถูกเร่งโดยลมสุริยะ (Solar Wind) ที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ออกสู่ห้วงอวกาศ
- รังสีคอสมิกจากนอกระบบสุริยะ (Extragalactic/Galactic Cosmic Rays) คือ รังสีที่เดินทางผ่านห้วงอวกาศมายังโลก ผ่านการได้รับพลังงานปริมาณมหาศาลจากเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในจักรวาล เช่น การระเบิดของซูเปอร์โนวาจากกาแล็กซีอื่นหรือจากเศษซากการระเบิดของซูเปอร์โนวาในอดีต
รังสีคอสมิกและอันตรายนอกโลก
รังสีคอสมิกพุ่งชนชั้นบรรยากาศของโลกตลอดเวลา ซึ่งในทางดาราศาสตร์มีการเรียกรังสีชนิดนี้ว่า “รังสีคอสมิกปฐมภูมิ” (Primary Cosmic Rays) หมายถึงอนุภาคคอสมิกพลังงานสูงที่พุ่งชนกับโมเลกุลของก๊าซต่าง ๆ ในบรรยากาศชั้นบนของโลก โดยเฉพาะอะตอมของธาตุไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งก่อให้เกิด “รังสีคอสมิกทุติยภูมิ (Secondary Cosmic Rays)” หรือปรากฏการณ์ฝนอนุภาค (Air shower) ที่เป็นต้นกำเนิดของอนุภาคต่าง ๆ เช่น อนุภาคพายออน (Pion) มิวออน (Muon) เคออน (Kaon) โพสิตรอน (Positron) และนิวตรอน (Neutron) ที่กระจายตัวตกลงสู่พื้นผิวโลก
สนามแม่เหล็กโลกและชั้นบรรยากาศของโลกปกป้องมนุษย์และสิ่งมีชีวิตจากรังสีคอสมิกกว่าร้อยละ 99 แต่สำหรับผู้ที่อยู่นอกสนามแม่เหล็กโลก โดยเฉพาะนักบินอวกาศและเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ถูกส่งออกไปอยู่ในอวกาศต่างได้รับผลกระทบที่เป็นอันตรายร้ายแรงจากรังสีคอสมิกนี้ อย่างเช่น การเดินทางไปสำรวจดาวอังคารของยานคิวริออซิตี้ (Curiosity) ของนาซ่า (NASA) ที่ใช้เวลากว่า 253 วันในอวกาศ มีการเปิดเผยถึงปริมาณรังสีที่นักบินอวกาศมีโอกาสได้รับในการเดินทางไปกลับโลกดาวอังคารในระยะทางที่สั้นที่สุด (ราว 6 เดือน) อยู่ที่ราว 0.66 ซีเวิร์ต (Sievert: Sv) ซึ่งมากกว่าปริมาณรังสีที่คนงานซึ่งเข้าจัดการกับเหตุการณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระเบิดที่ฟุกุชิมะในปี ค.ศ. 2011 ได้รับอนุญาตให้สะสมมากกว่า 2 เท่า (0.25 ซีเวิร์ต) หรือเปรียบได้กับการได้รับซีที สแกน (CT Scan) ทั่วทั้งตัวในทุก ๆ 5 หรือ 6 วัน ซึ่งการได้รับรังสีในปริมาณ 1 ซีเวิร์ต สามารถเพิ่มโอกาสและความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งร้ายแรงมากถึงร้อยละ 5.5 ขณะที่ประชาชนทั่วไปบนโลกได้รับรังสีเพียง 0.00001 ซีเวิร์ต เท่านั้นเอง
สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ
อ้างอิง
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) – http://old.narit.or.th
National Aeronautics and Space Administration (NASA) – https://www.nasa.gov
Staten Island Advance – https://www.youtube.com
กรมควบคุมการปฏิบัติทางอากาศ – http://weather.rtaf.mi.th
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ – http://www0.tint.or.th
