Lesbók Morgunblaðsins - 30.08.1953, Blaðsíða 7

LESBÓK MORGUNBLAÐSINS
477
Viðfangsefni vísindanna
Hinn furðulegi efnisheimur
Á ÁRUNUM 1895—1900 hófust
þær rannsóknir, sem hafa gjör-
breytt skoðunum manna á efnis-
heiminum og hafa einnig gjör-
breytt hugmyndum vorum um
kjarna og tilgang eðlisfræði-vís-
inda. Önnur eins bylting í vísind-
um hefir ekki skeð síðan Coperni-
cus kom fram með kenningu sína,
að jörðin gengi umhverfis sólina.
Fyrsta sporið í þessa átt var það,
er menn fundu að til eru örlitlar
rafeindir, allt að því þúsund sinn-
um minni heidur en vetnis-frum-
eindir. í fljótu bragði virtist ekk-
ers sérlega merkilegt við þetta.
Frumeindirnar voru minni, en
menn gátu gert sér í hugarlund, og
mönnum brá því ekki þótt þeim
væri sagt að enn smærri eindir
væri til. En það sem mönnum kom
helzt á óvart, var að þessar öreind-
ir skyldi vera hlaðnar rafmagni. En
nánari rannsóknir á þessu koll-
vörpuðu algjörlega þeim hugmynd-
um, sem menn höfðu haft um efn-
isheiminn.
Með stærðfræðilegum athugun-
um höfðu menn komist að þeirri
niðurstöðu að hlutir virtust vaxa
við það að fá í sig rafhleðslu. Þess
vegna lék mönnum forvitni á hve
mikinn þátt rafhleðslan í þessum
öreindum ætti í stærð þeirra. Og
þá komust menn að þeirri furðu-
legu niðurstöðu, að fvrirferð þess-
ara öreinda væri ekki annað en
rafhleðsla. Rafeindin var ekki
„venjulegt efni“, hún var ekki
annað en rafhleðsla. Þetta var
mjög merkileg uppgötvun og hafði
alveg sérstaka þýðingu, því að
þetta var fyrsta bending vísind-
anna um það, að efnisheimurinn
er ekki jafn staðgóður og menn
höfðu ætlað. Efnið leystist upp og
varð svo að segja að engu. Þetta
kom yfir menn sem þruma úr heið-
skíru lofti. Mörgum fannst það
þvílík fjarstæða að segja að hið
fasta efni væri ekki annað en raE-
hleðsla, að eins vel mætti tala um
hreyfingu, þar sem enginn hlutur
væri til að hreyfast.
Það lá því næst fyrir að reyna
að gera sér hugmynd um hvernig
efnið gæti verið samsett af raf-
eindum, eða öllu heldur hvernig
hinar ýmsu frumeindir væri skap-
aðar af tómum rafeindum. Þá kom
fljótt í ljós, að rafeindir voru ekki
einfærar um að mynda frumeind.
Allar rafeindir eru með samskonar
hleðslu — svokölluðu „neikvæðu"
rafmagni. En frumeindir eru ekki
rafmagnaðar í eðli sínu. Þess vegna
varð það augljóst, að hver frum-
eind varð að hafa hleðslu af „já-
kvæðu“ rafmagni, nægilega sterka
til þess að vega upp á móti hinu
neikvæða rafmagni rafeindanna.
Það tók nokkurn tíma að ganga
úr skugga um þetta. Fyrst kom
mönnum til hugar að hin jákvæða
hleðsla væri eins og hnöttur, og
innan í honum væri hinar nei-
kvæðu rafeindir. En Rutherford
komst fljótt að því, að þetta gat
ekki verið. Hann komst að þeirvi
niðurstöðu, að hin jákvæða raf-
hleðsla væri eins og kjarni innan
í frumeindinni, en neikvæðu raf-
eindirnar gengi í kring um þennan
kjarna eins og jarðstjörnur um-
hverfis sóL En með þessu varð
frumeindin lítið annað en tóm.
Þvermál einnar rafeindar er svo
sem 1/50.000 af þvermáli frumeind-
ar, mælt frá yzta hringbraug er
rafeind "fer umhverfis kjarnann.
Þvermál kjarnans er hér um bil
hið sama og rafeindarinnar. Og
samkvæmt þessu er hið „fasta
efni“ þá heldur en ekki laust í sér.
Þessi kenning hefir staðist
reynsluna. En frumeindirnar eru
mismunandi. Radíum frumeind er
mjög þung, og því þyngri sem
frumeind er, því margbrotnari er
hún. í þungri frumeind eru marg-
ar rafeindir. Léttasta frumeind og
einfaldasta er vetnis-frumeindin. I
henni er einfaldur kjarni og um
hann snýst aðeins ein rafeind. Hinn
jákvæði einfaldi kjarni er nefndur
foreind og hann er þyngri miklu
heldur en rafeindin. Yfirleitt ligg-
ur þungi frumeinda í foreindinni.
í öllum frumeindum öðrum en
vetniseind, er kjarninn samsettur
af foreindum og rafeindum, og þó
svo að foreindirnar sé yfirgnæf-
andi. í þyngstu frumeindum er
kjarninn svo rnargbrotinn, að hann
verður að teljast óstöðugur, enda
geislar hann sér út og eyðist.
Þessi útgeislun er sérstaklega
mikil hjá radíum, og menn vita
ekkert er geti heft hana, því að
þar dugir hvorki þrýstingur né
mismunandi hitastig. Um leið og
radíumkjarninn eyðist þannig,
sendir hann frá sér þrenns konar
geisla, sem venjulega eru nefndir
alfa-, beta- og gamma-geislar. Alfa-
geislarnir eru samsettir af straum
öreinda, en hver öreind er samsett
af fjórum foreindum og tveimur
rafeindum. Beta-geislarnir eru ein-
tómar rafeindir. Gamma-geislarn-
ir eru alls ekki samsettir úr eind-
um, heldur eru þeir X-geisla stutt-
bylgjur. Allir þessir geislar koma
frá hinum samsetta kjarna radí-
ums, en vér erum enn engu nær