Morgunblaðið - 11.03.1987, Page 39

MORGUNBLAÐIÐ, MIÐVIKUDAGUR 11. MARZ 1987
39
IVÍSINDI / SVERRIR ÓLAFSSON
Ofurþyngd og
5. krafturinn
Sagt er að Galileo Galilei hafí
gert athuganir á fallhraða hluta
sem hann lét detta úr skakka
tuminum í Písa á Ítalíu rétt fyrir
aldamótin 1600. Niðurstöður Gal-
ileis eru teknar saman í einu af
grundvallarlögmálum eðlisfræð-
innar sem segir að fallhraði hluta
við yfírborð jarðarinnar sé óháður
efnasamsetningu þeirra.
Önnur, ekki síður þekkt saga,
segir frá því að á göngutúr út í
sveit hafí Isaac Newton séð epli
falla til jarðarinnar og að á því
augnabliki hafi hugmynd hans um
þyngdarkraftinn, sem verkar á
milli allra efnislegra hluta, orðið
til. Flestir hafa einhvem tíma séð
frægu jöfnuna hans sem segir að
aðdráttarkraftur sá sem verkar á
milli tveggja massa sé í réttu hlut-
falli við margfeldi massanna og í
öfugu hlutfalli við fjarlægðina á
milli þeirra í öðm veldi. Hlutfalls-
fastinn, sem kemur fyrir í jöfn-
unni, nefnist þyngdarsviðsstuðull.
Hvoru tveggja, lögmál Galileis
og aðdráttarkraftsjafna Newtons,
hafa verið meginstoðir hefðbund-
innar eðlisfræði í meir en þijár
aldir.
Nýlegar athuganir benda til að
lögmál þessi þarfnist ákveðinnar,
áður óþekktrar leiðréttingar við.
Vísbending um þetta fékkst er
kunnugt varð um niðurstöður
mælinga, sem framkvæmdar voru
af F.D. Stacey og G.J. Tuck til
að ákvarða þyngdarsviðsstuðul-
inn. Niðurstöðumar sýndu að gildi
hans var hærra en það sem venju-
lega hefur verið talið rétt.
í tilefni þessara niðurstaðna
framkvæmdu E. Fischback og
félagar hans frá Pruda-háskólan-
um í Indiana í Bandaríkjunum
frekari rannsóknir sem leiddu til
framsetningar nýrrar jöfnu sem
sýnir smávægileg frávik frá jöftiu
Newtons. Jafna þessi inniheldur
aukalið sem sýnir að til viðbótar
aðdráttarkrafti Newtons kemur
veikur fráhrindandi kraftur einnig
við sögu. í mælingu þeirra Stac-
eys og Tucks lýsti tilvist þessa
viðbótar krafts sér í hærra gildi
fyrir þyngdarsviðsstuðullinn.
Uta má á þennan viðbótarkraft
sem nýjan kraft sem verkar í
náttúrunni auk kraftanna fjög-
urra sem þekktir eru. Þessir íjórir
kraftar eru þyngdarkrafturinn,
rafsegulkrafturinn, sterki kjama-
krafturinn og veiki kjamakraftur-
inn. Hinn nýi kraftur hefur því
verið hefur 5. krafturinn.
Ástæðan fyrir því að kraftur
þessi hefur ekki fundist fyrr
(þ.e.a.s. ef hann er til á annað
borð) er að mælanlegra hrifa hans
gætir einungis þegar um Ijar-
lægðir af stærðargráðunni
10—1000 metrar er að ræða, en
athuganir á eiginleikum þyjigdar-
krafbsins fara venjulega fram á
lengdarbili sem er ekki innan
þessara marka.
Til að byrja með vom viðbrögð
eðlisfræðinga við tilgátif Fisch-
bachs og félaga varkár og full
efasemda. Á undanfömum mán-
uðum hefur dregið úr efasemdum
þessum og málin hafa verið rædd
af mikilli alvöm á nokkmm ráð-
stefnum.
í fyrstu grein sinni nefndu
Fischbach og félagar tvær aðrar
ástæður sem þeir töldu að mældu
eindregið með tilvist 5. kraftsins.
Sú fyrri var mæling þeirra á
víxlverkan einda er nefnast K-
eindir, en sú síðari varðaði
endurskoðun þeirra á niðurstöðum
tilrauna sem framkvæmdar vom
af ungverska eðlisfræðingnum
Eötvös fyrir rúmlega 80 ámm.
Eötvös mældi þyngdarkraftinn
sem verkaði á milli mismunandi
efna. Mælingar hans hafa verið
rómaðar fyrir nákvæmni, en nið-
urstöður þeirra virtust í mjög
góðu samræmi við lögmál Gali-
leis. Vissulega sýndu mælingar
Eötvös ákveðna tölulega dreifíngu
niðurstaðna, en þær vom taldar
eðlilegar og innan leyfilegra
marka.
Eftir að hafa endurskoðað nið-
urstöður Eötvös af mikilli
nákvæmni telur Fischbach að
dreifíngin búi yfír ákveðinni reglu,
sem bendi til þess að virkni að-
dráttarkraftsins á efnislega hluti
sé háð efnasamsetningu þeirra,
og því sé hún í ósamræmi við lög-
mál Galileis. Hér er vissulega (ef
á annað borð) um verulega smá-
vægileg og því illmælanleg hrif
að ræða.
Á undanfömum ámm hafa
mikið nákvæmari mælingar verið
þyngdarsviðsfræði (supergravity)
sem þróuð hefur verið á undanf-
ömum ámm með það í huga að
sameina kenningamar um þá
fjóra krafta, sem með vissu em
þekktir, í einni sameinaðri sviðs-
kenningu. Það kann að hljóma
einkennilega, að kenningu, sem
upphaflega var ætlað að sameina
vel þekkta krafta, skuli takast að
skýra eiginleika nýs krafts.
Samkvæmt nútíma eindakenn-
ingum em það eindir sem miðla
víxlverkan þeirra fjögurra nátt-
úmkrafta sem þekktir em. Eindir
þær sem miðla þyngdarsviðskraft-
inum nefnast þungeindir. Ein af
einkennisstærðum allra einda er
s.k. spuni, sem hjá þungeindum
hefur gildið 2. Ofurþyndarsviðs-
kenningar gera ráð fyrir því að
þungeindir eigi sér tvær skyld-
eindir sem hafa spunagildin 0 og
1. Á sama hátt og þungeindir
miðla eindir þessar krafti á milli
efniseinda sem er annars eðlis en
þyngdarkrafturinn sjálfur.
Talið er að það sé samvirkni
þessara nýju einda sem orsakar
tilkomu 5. kraftsins.
Nýlegar útgáfur ofurþyngdar-
sviðskenninga gera ráð fyrir því
að 0-spunaeindimar orsaki að-
dragandi kraft á milli allra efnis-
Sagt er að Galileo Galilei hafi uppgötvað eitt af grundvallarlög-
málum eðlisfræðinnar þegar hann gerði athuganir á fallhraða
hluta sem hann lét detta úr skakka turninum í Písa. Nýlegar
athuganir benda til að lögmál Galileis sé ekki fullkomlega rétt.
framkvæmdar en Eötvös var fær
um að gera fyrir 80 ámm. Öllum
er þeim þó sameiginlegt að miða
hröðun mismunandi efna við sól-
ina, en ekki jörðina. Áhrifa 5.
kraftsins mundi vegna hinnar
miklu fjarlægðar ekki gæta við
slíkar mælingar.
Ýmsar nýrri kenningar einda-
fræðinnar hafa tekið vel á móti\
hugmyndinni um 5. kraftinn og
jafnvel reynt að gera sér mat úr;
henni. Ein þessara er s.k. ofur-
einda, en að 1-spunaeindimar leiði
til fráhrindandi krafts á milli sam-
kynja efniseinda og aðdragandi
krafts á milli eftiis- og andefhi-
seinda. Kraftamir tveir upphefja
næstum því virkni hvors annars,
þannig að nær einungis gætir
hrifa venjulegs þyngdarkrafts.
Það sem á vantar að kraftamir
uppheíji hvom annan fullkomlega
lýsir sér sem 5. krafturinn.
Tilvist ofurkraftanna tveggja
gæti einnig útskýrt af hverju
Þarfnast lögmál Newtons um þyngdarkraftinn áður óþekktrar
leiðréttingar við?
þyngdarvirkni á milli efnis er háð
samsetningu þess. Þyngdarsviðs-
kraftsins gætir jafnt á milli efnis
og orku. Hann hefur áhrif á þá
orku sem bundin er í kjama atóma
og eins orku sem lýsir sér sem
hreyfíorka einda.
Ofurkraftamir tveir verka
öðmvísi á orku en efni og 0-
spunaeindimar víxlverka t.a.m.
alls ekki við hreyfíorku. Kraftar
þessir leiða því til leiðréttingar
þyngdarkraftsins, sem er háð því
hversu mikil orka er bundin í
atómkjömum efnisins, og þar með
væri fengin skýring á því af
hveiju virkni þyngdarkraftsins er
háð samsetningu þess efnis sem
hann virkar á. Eitt kíló af Iétt-
einda efíii verður fyrir mismun-
andi Jeiðréttingu af völdum
ofureindanna tveggja en eitt kfló
af þungeinda efni.. Ástæðan er
einfaldlega sú,_að þungeinda efni
hefur langtum meiri orku bundna
í atómkjömum.
Þó eðlisfræðingar hafí verið
vantrúaðir á hugmyndir Fisch-
bachs og félaga til að byija með
hefur áhugi þeirra á fyrirbærinu
nú stóraukist og stungið hefur
verið upp á nokkrum nýjum til-
raunum með það í huga að skerpa
þá mynd sem við höfum af 5.
kraftinum.
Sú hugmynd sem líklega nýtur
mestra vinsælda hyggst bera
saman þann tíma sem það tekur
róteindir annars vegar og and-
róteindir hins vegar að ferðast
ákveðna vegalengd á móti þyngd-
arsviði jarðarinnar. Mögulegt er
að á þennan hátt verði hægt að
mæla hrif, sem einungis ofur-
þyngdarsviðskenningum hefur
tekist að segja fyrir um._
Allir era þó sammála um að
sem stendur sé mest aðkallandi
að endurtaka tilraunir þær sem
Eötvös framkvæmdi fyrir 80 árum
og það með nákvæmustu mæli-
tækni sem fáanlegt er í dag.
Ný snyrtistofa
í Kópavogi
OPNUÐ hefur verið snyrtistofan
Afrodita í Sólarlandi, Hamra-
borg 20a í Kópavogi. Eigandi
snyrtistofunnar er Fanney Sigur-
jónsdóttir snyrtifræðingur.
Á snyrtistofunni er boðið upp á
andlits-, fóta- og handsnyrtingu.
Innifalið í snyrtingunni er aðgangur
að nuddpotti og saunabaði. Síðast-
liðin 7 ár var Afrodita í Vestmanna-
eyjum.
Selfoss:
Eldur í
íbúðarhúsi
Selfossi.
ELDUR kom upp í íbúðarhúsi í
Vallholti 32 á Selfossi síðastlið-
inn sunnudag.
Greiðlega gekk að slökkva eldinn
sem kviknaði út frá rafmagni. Tjón
varð nokkuð, einkum af völdum
reyks.
Sig.Jóns.