Nuclear Science
STKC 2555

บันทึกว่าด้วยต้นกำเนิดของคำศัพท์ “บาร์น”

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

          “บาร์น” (barn) คือ หน่วยของภาคตัดขวางเชิงนิวเคลียร์ยังผล มีค่าเท่ากับ 10-24 ตารางเซนติเมตรต่อนิวเคลียส และมีสัญลักษณ์ ‘b’ โดยเป็นค่าที่แสดงโอกาสการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ของอนุภาคหรือรังสีที่พุ่งเข้าไปหานิวเคลียส
ค่าตัวเลข 10-24 ตารางเซนติเมตร ในแง่เรขาคณิต เป็นตัวเลขที่อยู่ในช่วงภาคตัดขวางจริงของนิวเคลียส (เส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสอยู่ในช่วง 1.75 x 10-15 ถึง 15 x 10-15 เมตร) ซึ่งตามปกติปฏิกิริยานิวเคลียร์ทั่วไปมีภาคตัดขวางเชิงนิวเคลียร์อยู่ในช่วง 0.1 ถึง 10 บาร์น แต่ก็สามารถพบได้ในช่วง 10-8 ถึง 106 บาร์น ดังนั้น ภาคตัดขวางขนาด 1 บาร์น จึงเป็นค่าตรงกลางพอดี
ในกรณีของผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission product) อาทิเช่น ซีนอน-135 ที่เกิดอยู่ในเนื้อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ผ่านการใช้งาน และซีนอน-135 นี้ สามารถดูดกลืนอนุภาคนิวตรอนได้มาก ที่เรียกว่าเป็นปฏิปักษ์ต่อการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ (poison) ก็เพราะมีภาคตัดขวางเชิงนิวเคลียร์สูงมากเป็นพิเศษถึง 3,500,000 บาร์น
สถาบันไอยูพีเอพี (The International Union for Pure and Applied Physics) รับรองหน่วยบาร์นในที่ประชุมใหญ่สามัญครั้งที่ 10 เมื่อ ค.ศ. 1960 แต่ปัจจุบันนิยมใช้มาตราเมตริกคือ ตารางเฟมโตเมตร (1 เฟมโตเมตร คือ 10-15 เมตร)
เคยมีหน่วยของภาคตัดขวางนิวเคลียร์อยู่อีกหน่วยหนึ่งซึ่งเล็กกว่าบาร์น ที่แปลว่า “โรงนา” เป็นอันมาก คือเท่ากับ 10-48 ตารางเซนติเมตร หน่วยนี้มีชื่อว่า “เชด” (shed) แปลว่า “เพิง”
ต้นกำเนิดของหน่วยบาร์นนี้ ปรากฏในรายงานวิจัยหมายเลข LAMS-623 ของโครงการแมนแฮตตัน (Manhattan Project) ที่ลอสอะลาโมส (Los Alamos) ที่มีความยาวเพียงหน้าเศษ เรื่อง บันทึกว่าด้วยต้นกำเนิดของคำศัพท์ “บาร์น” (NOTE ON THE ORIGIN OF THE TERM “barn”) รายงานโดย เอ็ม.จี. ฮอลโลเวย์ (M. G. Holloway) และ ซี.พี. เบเคอร์ (C. P. Baker) ยื่นรายงานเมื่อวันที่ 13 กันยายน 1944 และเปิดเผยในอีกสองปีเศษถัดมา คือตั้งแต่วันที่ 5 มีนาคม 1947 เนื้อหาของรายงานนี้มีว่า...
          วันหนึ่งในเดือนธันวาคมของปี 1942 ผู้เขียนรายงานทั้งสองคนนี้ ขณะหิวจัดและอยู่ระหว่างตัดขาดจากการหุงหาอาหารกินเองเป็นการชั่วคราว วันนั้นทั้งคู่ได้รับประทานอาหารเย็นที่คาเฟทีเรียในอาคารรวมของมหาวิทยาลัยเพอร์ดิว ถึงตอนสูบบุหรี่และดื่มกาแฟ การสนทนาก็หันมาหาหัวข้อที่ค้างคาใจที่สุดของทั้งสองคน นั่นคือเรื่องของภาคตัดขวาง ซึ่งการสนทนาตอนหนึ่งพวกเขาพูดกันว่า น่าเสียดายที่ยังไม่มีชื่อหน่วยสำหรับพื้นที่ภาคตัดขวางขนาด 10-24 ตารางเซนติเมตร จึงเป็นธรรมดาที่จะพยายามแก้ไขสถานการณ์เช่นนี้
ธรรมเนียมการตั้งชื่อหน่วยตามชื่อของผู้ยิ่งใหญ่ที่เกี่ยวข้องใกล้ชิดในสาขานั้น ๆ ก็มีอุปสรรค เพราะว่าคิดอย่างไรก็ไม่มีผู้ใดยิ่งใหญ่ขนาดนั้น เมื่อวิธีนี้ใช้ไม่ได้ ก็จะลองใช้ชื่อของ เจ. รอเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์ (J. Robert Oppenheimer) และฮันส์ อัลเบรคท์ เบเทอ (Hans Albrecht Bethe) เนื่องจากทั้งคู่เป็นผู้เสนอและผลักดันงานในส่วนที่มหาวิทยาลัยเพอร์ดิวรับผิดชอบ แต่ว่าชื่อ “Oppenheimer” ถูกตัดเพราะยาวเกินไป แม้เมื่อหวลคิดว่า “Oppy” หรือ “Oppie” จะสั้นดีก็ตาม (แต่ชื่อนี้ก็ยังตกไป) สำหรับชื่อ “Bethe” ก็คิดกันว่าจะสร้างความสับสนกับพยัญชนะกรีกที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางอยู่แล้ว จากนั้นก็มาถึงจอห์น แมนลีย์ (John Manley) ผู้อำนวยการโครงการนี้ที่เพอร์ดิว เมื่อพิจารณาชื่อของเขา แต่ก็คิดว่า “Manley” ก็ยังยาวเกินไป ครั้นเมื่อพิจารณาชื่อต้นคือ “John” ด้วย แต่ชื่อนี้ก็ตกไปอีก เพราะการตั้งชื่อของหน่วยมีวัตถุประสงค์แตกต่างกับการตั้งชื่อของบุคคล และด้วยภูมิหลังชนบทของผู้เขียนรายงานนี้คนหนึ่ง ทำให้เกิดสะพานเชื่อมช่องว่างระหว่างคำว่า “John” กับคำว่า “barn” (โรงนา) ขึ้นมา ซึ่งรู้สึกในทันทีว่าเหมาะสม และเมื่อพิจารณาต่อไปก็มีข้อบ่งชี้ว่า สำหรับกระบวนการทางนิวเคลียร์แล้ว ภาคตัดขวางขนาด 10-24 ตารางเซนติเมตร นับได้ว่าใหญ่โตเท่า ๆ กับโรงนา (barn) โรงหนึ่ง และนี่คือการกำเนิดของชื่อหน่วยว่า “barn” (บาร์น)
เจ. รอเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์ ฮันส์ เบเทอ จอห์น เอช. แมนลีย์

          เท่าที่ผู้เขียนรายงานทั้งสองจะรู้มาได้ ก็คือมีการนำคำว่า barn ไปใช้อย่างสาธาณะเป็นครั้งแรก (หากจะเรียกว่าอย่างนั้น) ในรายงาน LAMS-2 (28 มิถุนายน 1943) ในรายงานนี้ได้กำหนดว่า barn คือภาคตัดขวางขนาด 1 x 10-24 ตารางเซนติเมตร
ผู้เขียนรายงานทั้งคู่ยืนยันว่าให้สะกดคำว่า barn ตามนี้ โดยไม่ต้องใช้อักษร “b” เป็นตัวใหญ่ และเมื่อเป็นพหูพจน์ก็ใช้ว่า “barns” โดยไม่ต้องมีอักษร “e” มาเกี่ยวข้อง และดังนั้นสัญลักษณ์จึงได้แก่ “b” ตัวเล็ก สำหรับความหมายของ “มิลลิบาร์น” (millibarn) และ “กิโลบาร์น” (kilobarn) ก็ชัดเจนอยู่แล้ว

โพสต์เมื่อ : 22 มิถุนายน 2555