質問: 放射線遮蔽剤について 高校2年です 前に大学のオープンキャンパスいったときに、たんぱく質の構造解析をする機械を実際に動かしてるとこをみせてもらったのですが、x線の干渉やなんたらで解析しているみたいなんです。 たんぱく質についてはいいんですが、そのx線を出す機械がx線をだしているところをガラス越しにみてたんです(x線は見えませんでしたが(^^;))。被爆したらどうするんだとおもって、たずねてみると鉛が含まれたガラスだから大丈夫といわれて、詳しく聞くと高密度だからだそうです。それ以上はわからないといわれました。 放射線がたかが高密度ってだけで遮断されるってのが納得できないんです。 放射線は原子よりも細かい粒子が飛んでいるものらしい。それだったらどんなに高密度でもスカスカの原子なんて絶対通りぬけると思うんです。 それとガラスが光を通すのと放射線が通るのとでは話がちがうのでしょうか? 放射線てのは振動数が光よりもとてつもなく多きいものでエネルギーが高いから危ないと習いました。 放射線が光の一部だったら光だけ通して放射線を通さないというのは不思議で不思議でたまりません。 教えてください。。
回答: kussetsuさんはまだ高2とのことですが、着想が鋭いのにびっくりしました。 >ガラスが光を通すのと放射線が通るのとでは話がちがうのでしょうか? 確かに、両者は意味が違います。 x線が物質を通過するとき、電子を跳ね飛ばすことによってエネルギーを失い減衰します(これをコンプトン散乱と言います)。ガラスを構成する酸素原子やケイ素原子より、鉛原子の方が電子密度がはるかに高いので、x線が電子を跳ね飛ばしやすい=エネルギーを失いやすいのです。そのため、x線はガラスを突き抜けますが、鉛ガラスは通過できません。 一方、ガラスにぶつかった可視光線には、電子を跳ね飛ばすエネルギーはありません。原子核に対する電子の位置をずらすのが精一杯です。原子核と電子を繋いでいる電磁気力はバネのようなものなので、電子は元の位置に戻ろうとします。これを「電子振動」といいます。この電子振動のエネルギーは、ちょうど水面を波が伝わるように次々に隣の原子に伝えられ、反対側の表面に達したところで再び光子に変換されて放出されます。 日常生活で似た例を探してみましょう。今仮に、事故防止用の鉄板フェンスで囲まれた工事現場を想定してみす。高エネルギーのx線をピストルの弾丸、可視光線を空気分子とします(ちょっと極端ですが)。 ピストルの弾を鉄板フェンスに至近距離で打ち込めばさすがに貫通するでしょうが、弾の威力はかなり弱くなるでしょうね。当然空気の分子などいくら鉄板にぶつかったところで、通過するわけはありません。 しかしフェンスの向こうからは、やかましい工事音が聞こえてきます。これはもちろん、音のエネルギーが一旦鉄原子の運動エネルギーに変換され、再び音に変換されているからです。音が通過するかどうかは「鉄板の硬さ」とは直接関係ありませんね。 鉛ガラスがx線を通さないのに光を通すのは、全く同じ理由なのです。