แปลมาจากบทความของคุณ Rhett  Allain บนบทความ Physics and Green Beer Bottles ปี 2013 เพื่อนๆชาวพันทิพเห็นว่าอย่างไร มาแชร์กันนะครับ

ฟิสิกส์กับเบียร์ขวดเขียว

ผม Rhett  Allain มีกฎใหม่เกี่ยวกับเบียร์ “จงหลีกเลี่ยงการดื่มเบียร์ในขวดสีเขียว” เพื่อความชัดเจน นี่เป็นกฎสำหรับผมเอง ส่วนคุณจะดื่มเบียร์ขวดเขียวก็ได้ อันที่จริง คุณควรพยายามดื่มเบียร์แบบที่คุณชอบ แต่สำหรับผมแล้ว ผมจะเลี่ยงพวกขวดสีเขียว ทำไมเหรอครับ? ถ้าคุณดื่มเบียร์ คุณอาจรู้ว่าทำไม เบียร์ในขวดเขียวดูเหมือนจะมีรสชาติพิเศษที่ไม่ดีนัก
ใครบางคน (อาจเป็นพี่ชายผมที่เป็นนักชีวเคมีเบียร์) บอกว่าขวดสีเขียวไม่กันแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งปฏิกิริยากับแสงอัลตราไวโอเลตนี้เองทำให้เกิดรสชาติที่ผมไม่ชอบ อืม บางทีผมก็ไม่ค่อยเชื่อพี่ชายตัวเองเท่าไหร่ (แม้ว่าจะเป็นเรื่องเบียร์ที่ผมควรจะเชื่อก็ตาม) คุณรู้ใช่ไหมว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป? ได้เวลาทดลองกันแล้ว
การทดลองขวดเบียร์อย่างง่ายๆ
เรามาเริ่มจากสิ่งที่ใครก็ทำได้ นี่คือวัสดุของผม (ที่จริงแล้วผมไม่ชอบเลยที่รายงานการทดลองต้องแสดงรายการวัสดุ ผมจึงไม่รู้ว่าทำไมถึงกำลังทำสิ่งนี้อยู่)
•    ขวดเบียร์สีต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อย่างน้อยต้องมีสีเขียว สีน้ำตาล และสีใส อย่างละใบ อ้อ คุณจะต้องเอาเบียร์ออกจากขวดด้วย ซึ่งคุณคงหาวิธีทำให้งานนี้ลุล่วงได้เอง
•    แสงอัลตราไวโอเลต ถ้าไม่มี คุณอาจใช้แสงอาทิตย์ ส่วนผมใช้หลอดไฟ UV LED
•    ลูกปัดไวแสงยูวี (Ultraviolet sensitive beads) เป็นเม็ดพลาสติกเล็กๆ ที่จะเปลี่ยนสีเมื่อสัมผัสกับแสงยูวี
•    กระดาษ พื้นผิวที่ราบเรียบ สมุดจด ดินสอ นาฬิกาจับเวลา คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต กล้องถ่ายรูป
เอาล่ะ การทดลองนี้ง่ายมาก ใส่ลูกปัดจำนวนหนึ่งลงในขวดแต่ละใบ และให้แสงส่องทะลุผ่าน ถ้าลูกปัดเปลี่ยนสี ก็แสดงว่าแสงยูวีลอดผ่านขวด ง่ายใช่มั้ยละครับ?
ลักษณะที่ผมทำเป้นแบบนี้ อ้อ ผมตัดก้นขวดออกไว้ใช้สำหรับการทดลองอื่นนะครับ

รูปนี้อาจจะไม่ได้ออกมาดีอย่างที่ผมต้องการ ลูกปัดเหล่านี้เริ่มจากเป็นสีขาวแล้วเปลี่ยนสีเมื่อสัมผัสแสงยูวี ในรูปนี้ ขวดสีเขียวใบหนึ่งมีลูกปัดเพียงเม็ดเดียวที่เปลี่ยนเป็นสีเหลืองอยู่ข้างใน ไม่แน่ใจว่าเพราะอะไร แต่คุณคงเห็นชัดเจนว่าลูกปัดในขวดแก้วสีน้ำตาลไม่ได้เปลี่ยนสีเลย ส่วนลูกปัดในถุงพลาสติกก็เปลี่ยนสีเช่นกัน ดังนั้น จากการทดลองนี้ ขวดแก้วสีน้ำตาลกันแสงยูวี แต่สีเขียวและสีใสไม่กันแสงยูวี
ใช่ เป็นการทดลองที่ง่ายมาก อาจใช้เป็นจุดเริ่มต้นโครงการวิทยาศาสตร์ที่ดีในระดับมัธยมต้นได้เลย ถ้ามันไม่เกี่ยวกับเบียร์
การทดลองอันซับซ้อน
โกหกนะครับ การทดลองนี้ไม่ได้ซับซ้อนอะไร แค่ใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้นเอง ในการนี้ผมใช้เครื่องตรวจวัดการดูดกลืนแสง (UV-Visible Spectrometer) มีลักษณะที่เกือบจะเหมือนกับเครื่องหนึ่งในวิกิพีเดีย (Wikipedia)

ที่มา : Wikipedia
โดยทั่วไป UV-Vis spectrometer ฉายรังสีใกล้เคียงแสงที่มองเห็นได้ (visible light) ไปยังเป้าหมายและวัดปริมาณแสงที่ลอดผ่านตามความยาวคลื่นแสงต่างๆ เครื่องจะพล็อตค่าการดูดกลืนแสง หรือ absorbance (A) สำหรับแต่ละความยาวคลื่นตามความเป็นจริง โดยที่กำหนดให้ A มีสมการดังนี้:

โดย I คือ ความเข้มของแสงที่ส่องผ่าน (transmitted light) และ I0 คือ ความเข้มของแสงที่ตกกระทบ (incident light)
ก่อนที่ผมจะแสดงข้อมูลให้คุณดู ผมแค่อยากบอกอะไรสักอย่างว่า UV-Vis spectrometer ที่ผมใช้เป็นเครื่องรุ่นเก่า คอมพิวเตอร์ใช้ซอฟต์แวร์ที่ทำงานบน Windows 95 และไม่ได้เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ผมบันทึกไฟล์ใส่แผ่นฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 3.5 นิ้ว แล้วหาคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นที่มีทั้งอินเทอร์เน็ตและไดรฟ์สำหรับฟล็อปปี้ดิสก์
และนี่เป็นข้อมูล ผมใช้ภาษาไพธอน (Python) ที่ทำให้พล็อตดูดีกว่าที่เป็นในโปรแกรมเดิม โอ้ นิดนึงนะครับ เบียร์ Becks ในที่นี้เป็น Becks ในขวดแก้วสีเข้มมาก รสชาติดีทีเดียว

คุณจะเห็นว่าทั้งสองตัวอย่างขวดสีน้ำตาลของผม มีค่าการดูดกลืนแสง (absorbance) กระโดดเข้าใกล้ 10  นี่หมายความว่าอะไร? เรามาเริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าการดูดกลืนแสง (absorbance) และหาค่าอัตราส่วนแสงที่ส่องผ่าน (ratio of transmitted light)

ดังนั้น ค่าการดูดกลืนแสง (absorbance) 10 จะหมายความว่าไม่มีแสงลอดผ่านแก้วจริงๆ ผมไม่แน่ใจว่าทำไมเส้นโค้งกระโดดอยู่ในบริเวณนั้น แต่ค่าการดูดกลืนแสงเพียง 4  ก็หมายความว่าไม่มีความยาวคลื่นแสงลอดผ่านแล้ว ดังนั้นโดยทั่วไปเรากล่าวว่าความยาวคลื่นแสงที่น้อยกว่า 400 นาโนเมตร (nm) คือ “แสงอัลตราไวโอเลต” ดังนั้น สำหรับแก้วสีน้ำตาล มันกันรังสีมากกว่าเพียงแค่แสงอัลตราไวโอเลต
แล้วขวดแก้วใสและขวดแก้วสีเขียวล่ะ?  แน่ล่ะ ขวดแก้วใสนั้นชัดเจนมาก ค่าการดูดกลืนแสงไม่เพิ่มขึ้นจนกว่าจะได้รับความยาวคลื่นต่ำกว่า 350 นาโนเมตร (nm) ขวดแก้วสีเขียวก็คล้ายกันพอควร คือกันแสงประมาณช่วง 450 นาโนเมตร (nm) และกันบางช่วงความยาวคลื่นที่มีขนาดใหญ่กว่า ประเด็นก็คือทั้งสีเขียวและสีใสปล่อยให้แสงยูวีส่องผ่านเบียร์
โอเค ชัดเจนว่านี่ไม่ได้เป็นการทดลองที่สมบูรณ์แบบ ผมค่อนข้างมั่นใจว่า UV-Vis spectrometer ไม่ได้ถูกออกแบบมาใช้กับขวดเบียร์ตามที่นึกไว้ อาจมีการกระเจิงหรือการสะท้อนแสงเกิดขึ้นภายในเครื่องซึ่งทำให้การอ่านค่าไม่ถูกต้องสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าแก้วสีเขียวและแก้วสีใสปล่อยให้รังสียูวีลอดผ่านมากกว่าแก้วสีน้ำตาล
ชีวเคมี
ผมสับสนนะ เบียร์ในขวดแก้วสีเขียวส่วนใหญ่มีรสชาติที่คล้ายกัน แล้วเบียร์ในขวดแก้วใสล่ะ? Newcastle ไม่ได้มีรสชาติอย่างนี้? แล้ว Bud Select 55 ล่ะ? ผมไม่อายที่จะบอกว่าผมก็ดื่มเบียร์นั่นด้วย มันเหมาะสำหรับการดื่มสังสรรค์ก่อนเกมฟุตบอลจะเริ่มหรือการนั่งดื่มริมสระ แต่มันไม่ได้มีรสชาติเดียวกันกับเบียร์ขวดเขียว
พี่ชายผม (Eric Allain) ตอบคำถามนี้ว่า:
“สารไวแสงบางชนิดในดอกฮ็อป (Hop) เป็นตัวการร้ายของกลิ่นเหม็นที่นำไปสู่การผลิต 3-methyl-2-butene-1-thiol (MBT) สาร MBT มีค่ารสชาติ (flavor threshold) ที่ต่ำมาก และคล้ายกันมากกับสารที่สกังก์ผลิตขึ้นเพื่อป้องกันตัว
ขวดสีเหลืองอำพันกันความยาวคลื่นแสง (~300-500nm) ได้มาก ซึ่งนำไปสู่การเกิดโฟโตออกซิเดชัน (Photo-oxidation) นี้ แต่ขวดสีเขียวและขวดใสไม่เป็นอย่างนั้น
เบียร์ Corona มีกลิ่นเหม็น … นี่คือเหตุผลที่เบียร์นี้มักเสิร์ฟมากับมะนาวเพื่อกลบกลิ่น ยิ่งกว่านั้น ‘ความเหม็น’ ที่ว่านี้ได้กลายเป็นที่ยอมรับว่าเป็นส่วนหนึ่งของรสชาติเบียร์ Corona
โรงเบียร์ขนาดใหญ่บางแห่ง (เช่น Miller-Coors) ใช้สารสกัดจากดอกฮ็อปที่ถูกทำให้เสถียรเพื่อที่ว่าแสงจะไม่ทำให้เกิดการผลิตสาร MBT ดังนั้นพวกเขาจึงใช้ขวดใสได้โดยไม่ต้องกังวล
เนื่องจากสาร MBT ได้มาจากสารประกอบในดอกฮ็อป เบียร์ต่างยี่ห้อที่มีปริมาณหรือชนิดของดอกฮ็อปที่ต่างกันก็อาจทำให้แสงเหนี่ยวนำให้เกิดสาร MBT มีระดับแตกต่างกันไป
Boosh!”
โอเค บางคนยังอ้างว่าเป็นปัญหาเรื่องการขนส่งและการเก็บรักษา เบียร์ขวดเขียวรสชาติไม่เลวร้ายเมื่อบรรจุเบียร์ลงขวดในตอนแรก แต่ที่รสชาติอย่างนั้นเป็นเพราะสัมผัสกับแสงยูวีนานเกินไป บางทีก็ใช่ว่าจะต้องเก็บมันไว้นานขนาดนั้น ที่ผมรู้ก็คือ ผมเป็นผู้ดื่ม ไม่ใช่ผู้ผลิตเบียร์
ภาพสุดท้าย นี่เป็นวิธีที่เบียร์ Samuel Adams ขายแพคหกขวด

ผมคิดว่าพวกเขาจริงจังกับการป้องกันรังสียูวีให้กับเบียร์ ไม่เพียงใช้ขวดแก้วสีน้ำตาลเท่านั้น แต่ยังบรรจุขวดไว้ในลังกระดาษทรงสูงอีกด้วย