Atuagagdliutit - 07.11.1968, Blaðsíða 24

Atomteori gennem
En flygtig historisk gennemgang af menneskets viden om atomet de første
2000 år af videnskaben. Referater og uddrag af bl. a. George Thomsons
bog „The Atom“ og Charles Hatchers „Atomer".
Selvom atom-alderen er ung, er tan-
ken om atomer ikke ny. For mere end
2000 år siden var der nemlig en græsk
filosof Democritos, der påstod, at alle
ting var sammensat af små udelelige
partikler.
Democritos ræsonnerede på den må-
de, at han forestillede sig, at man ta-
ger et klippestykke eller et stykke
jern eller et hvilket som helst andet
stykke stof eller materiale og dernæst
parterer det i stadigt mindre stykker,
indtil det er et meget fint pulver. Han
forestillede sig, at hvert lille pulver-
korn blev malet endnu finere. Og han
konkluderede, at han til sidst ville få
nogle partikler, der ikke kunne deles
yderligere. Dem kaldte han „atomos"
efter deres egenskab som „udelelige".
Den grundlæggende ide bag Demo-
critos atomteori var altså følgende:
Til syvende og sidst består alle gen-
stande af et stort antal meget små
dele, hvoraf der kun findes et begræn-
set antal slags. Ideen sætter sig op
imod doktrinen om, at legemer kan
opdeles i det uendelige, selv teoretisk
set.
Vi bruger stadig ordet „atom", selv-
om vi udmærket ved og udnytter den
viden, at atomet kan spaltes endnu
engang. Og vi ved, at atomet består
af flere vidt forskellige partikler.
FIRE GRUNDELEMENTER
Men den gamle videnskabsmands
tanke var ikke populær i Grækenland
dengang. En yngre filosof, Aristoteles,
påstod, at alt stof bestod af fire grund-
elementer, nemlig luft, jord, vand og
2000 år
ild. Luften gav tingene lethed, påstod
han, jorden gav tyngden, vandet gav
tydeligvis fugtighed og ilden tørhed.
Forskellige substanser havde forskel-
lige sammensætninger af disse fire
elementer. Aristoteles tanke var lo-
gisk nok til at forklare nogle af de
øjensynlige ting, der sker i naturen.
Men den kunne ikke forklare, hvorfor
et koldt stykke aluminium er lettere
end et koldt stykke bly af samme
størrelse.
Aristoteles mente, at lethed var det
modsatte af tyngde og at tørhed var
det modsatte af fugtighed. Denne tan-
ke om modsætninger var alminde-
lig i de tidligere videnskaber. Men i
dag siger vi ikke, at lys er det mod-
satte af mørke. Vi siger derimod, at
det er en bestemt mindre mængde
lys, eller at mørke er mangel på lys.
Fugtighed er ikke det modsatte af tør-
hed, men en fugtig genstand indehol-
der simpelthen mere vand en en tør,
og en fuldstændig tør genstand inde-
holder overhovedet intet vand.
Videnskabsmænd som Aristoteles
var mere interesserede i naturfæno-
menernes kvaliteter end i deres kvan-
titeter, og en sådan indstilling er me-
re filosofisk end videnskabelig. Og det
er sikkert en af grundene til, at Ari-
stoteles tanker om stoffernes opbyg-
ning var populære helt op til det 19.
århundrede.
GULDMAGERE
I middelalderen sled de europæiske
alkymister nat og dag i deres frugtes-
løse søgen efter den substans, som
kunne forvandle metaller som jern og
bly til guld. De troede stadig på de
fire grundelementer, men Aristoteles’
grundstoffer var efterhånden blevet
udskiftet med kviksølv, svovl, salt og
ild.
En af de mest berømte alkymister
var Bernard Trevisan, der levede og
arbejdede med sit mærkelige hånd-
værk i det 15. århundrede. I mere end
tres år blandede, pulveriserede og kog-
te han alle slags stoffer — jern og
eddike, havsalt og dyreblod, selv bil-
ler og saltsyre i håb om at finde den
magiske formel til guldfremstilling.
Det er vel unødvendigt at sige, at han
aldrig fandt den. Som mange andre
alkymister før og efter ham døde han
i fattigdom.
Men disse alkymisters arbejde var
slet ikke så spildt, som der sædvan-
ligvis gives udtryk for. Under deres
mærkelige og særdeles forskelligar-
tede eksperimenter fandt de (som re-
gel ved tilfælde) mange kendsgernin-
ger om kemi, som vi i dag må accep-
tere.
DALTONS GRUNDSTOFFER
Men den nutidige opfattelse af ato-
met begynder ved John Daltons ar-
bejde. Han var engelsk lærer og le-
vede i Manchester i begyndelsen af
det 19. århundrede.
Sin berømte atomteori opstillede han
i 1808, ifølge hvilken alt stof er sam-
mensat af små udelelige partikler —
atomer. Naturens grundsubstanser som
bly, jern, guld, ilt og kvælstof skulle
kaldes grundstoffer. Hvert grundstof
var helt igennem opbygget af én slags
atomer, blyatomer, guldatomer, ilt-
atomer, o.s.v. Og det er stort set det
samme som vore nuværende teorier
siger, bortset fra, at Daltons atomer
nu til dage kaldes molekyler.
Det var ikke Dalton, der opfandt
tanken om et grundstof — en sub-
stans, som ikke kunne nedbrydes til
andre stoffer. Denne tanke var blevet
fremsat af en engelsk kemiker, Robert
Boyle, mere end hundrede år tidligere.
Men Dalton viste klart, at hvis man
antog en speciel atomart for hvert
grundstof, så kunne man lettere for-
klare visse kemiske reaktioner, hvor
to eller flere grundstoffer altid kom-
bineres i samme forhold mellem deres
vægtmængder. Brint vil altid forbinde
sig ilt til vand i forholdet én vægtdel
brint til otte vægtdele ilt. Han fandt
også ud af, at samme rumfang af for-
skellige grundstoffer havde forskellig
vægt. En kubikcentimeter bly vejer
mere end en kubikcentimeter kulstof.
Dalton fastslog derfor, at de forskel-
lige grundstoffers atomer havde for-
skellig vægt.
MOLEKYLER
Da Dalton sammenfattede Lavoi-
siers, Boyles og sine egne teorier, kom
han til den vigtige konklusion, at der
er et simpelt talforhold mellem de an-
tal grundstofatomer, der forbinder sig
med hinanden til en kemisk forbin-
delse.
Grundstoffernes atomer forbinder
sig med hinanden til sammensatte
stoffer. Det var i sandhed et stort og
vigtigt skridt fremad i videnskabens
historie. Dalton bragte ikke blot disse
vigtige teorier frem, men han under-
støttede dem med eksperimenter. Han
målte mange grundstoffers atomvægte
og fastsatte symboler for dem.
Ved at sammensætte disse symboler
kunne han angive kemiske forbindel-
ser og illustrere en kemisk reaktion,
hvilket svenskeren Berzelius byggede
på, da han omkring 1820 udviklede det
kemiske formelsystem og bestemte
molekylvægte for mere end 2000 ke-
miske forbindelser. Det var et stort
fremskridt i forhold til den tidligere
metode, hvor man blev nødt til at be-
skrive i ord, hvad der skete, når to
grundstoffer forbandt sig med hinan-
den, og brugen af systemets symbo-
lerne viste også tydeligt vægtforhol-
det i grundstoffernes kemiske forbin-
delser.
KERNEOMDANNELSE
Men i den følgende tid har historien
på det atomfysiske område hastet af
sted. Der er sket store ændringer og
udvidelser af atomteorien ved dens
anvendelse i fysikken, og den har vist
sig ikke blot at gælde for sædvanligt
stof, men i en ændret form også for
den vanskelige størrelse, der kaldes
energi.
Kernen er et atoms karakteristiske
bestanddel. Om den kredser et givet
antal elektroner, der bestemmer ato-
mets art af grundstof. Hvis man fjer-
ner alle elektronerne, vil atomet straks
begynde at tilegne sig elektroner fra
sine omgivelser under udsendelse af
røntgenstråler og lys. Hvis man æn-
drer på kernen, får man et andet
atom. Ved at bombardere et radioak-
tivt stof med stråler fra et andet ra-
dioaktivt stof, regnede man med at
kunne fremskynde en naturlig omdan-
nelsesproces, men bestræbelserne var
uden virkning. Skønt naturlig radio-
aktivitet er et genstridigt emne, be-
gyndte man i årene mellem verdens-
krigene at få kendskab til de forskel-
lige muligheder for kerne-omdannelse.
Denne udvikling skyldtes for en stor
del Lord Rotherford.
Som med mange andre opdagelser
begyndte man i det små, hvorefter en
mindre udvidelse af tidligere arbejder
førte til uventede resultater.
Apparatet, som Rutherford anvend-
te var enkelt i princippet. Et stykke
radium blev anbragt i en hul blyblok.
Alfapartiklerne, der blev afgivet af
radiummet, og som havde en hastig-
hed på 20.000 km i sekundet, bombar-
derede et tyndt stykke guldfolie. Nær
ved guldfoliet var der anbragt et mi-
kroskop, sådan at det kunne drejes
rundt omkring foliet og betragte det
i alle vinkler. Foran mikroskopet var
anbragt en tynd fluorescerende plade,
som lyste, hvis den ramtes af alfa-
partikler.
Med dette apparat bestemte Ruther-
ford atomets struktur, nogenlunde dets
størrelse og døbte kernens positive
ladninger „protoner". Men hans ato-
mer var opbygget af udelukkende
brintkemer (protoner) og elektroner,
og det var så enkel en model, at den
generede mange fysikere. De mente
nemlig, at hvis elektronerne og pro-
tonerne indbyrdes var elektrisk
neutrale, ville elektronerne miste de-
res energi, hvilket bevirkede, at de
mistede deres hastighed om kernen
for til sidst at styrte ind i den.
Intet i Rutherfords opdagelser pas-
sede med erfaringerne. Men i 1913
løste Niels Bohr, den for nogle år si-
den afdøde danske atomfysiker, pro-
blemerne idet han påstod, at de gamle
fysiske love simpelthen ikke gælder
i atomernes verden.
ALKYMISTERNES DRØM
Rutherford fortsatte sine forsøg med
at spalte et atom. Han vidste, at det
var forholdsvis let at fjerne elektro-
ner fra atomet, men var det også mu-
ligt at fjerne protoner fra kernen ved
at sprænge den.
Det lykkedes for Rutherford. Han
bombarderede kvæltstofatomets kerne
(syv protoner) men en partikel med
to protoner afgivet af raioaktivt ra-
dium. Kollisionen gav som resultat en
kerne med ni protoner — men denne
kerne sendte omgående en proton vi-
dere mod en fluorescherende skærm,
hvor Rutherford kunne iagttage et lys-
glimt. Slutresultatet var derfor en
kerne med otte protoner, altså ilt.
Med alfapartikler, indeholdende to
protoner var Rutherford blevet i stand
til at spalte kvæltstofatomkernerne og
fremstille ilt. For første gang i ver-
denshistorien var det blevet muligt
at omdanne et grundstof til et andet,
noget som alkymisterne havde drømt
om i mange århundreder. Det berømte
eksperiment blev udført i 1919, et vig-
tigt årstal i atomforskningens histo-
rie.
De næste halvtreds år førte os til
nutiden gennem en udvikling så vold-
som, at det er vanskeligt at følge den.
Så meget har mennesker nået, at vi
ejer en viden, hvis administration er
et frygteligt ansvar. Hidtil er det gået
godt, men fremtiden bliver med ud-
viklingen stadigt vanskeligere at spå
om.
-den.
ER DET VERDENS BEDSTE
CERUT?
Ja, det er store ord, og vi tor heller ikke selv påstå det; men der må virre noget
om det, når såvel indenlandske som udenlandske fagfolk siger det. - Et er
i hvert fald sikkert, Manne-cerutten i cigartype er fabrikeret af de fineste
kvalitetstobakker, det er muligt at opdrive, da intet er for godt til Manne.
J.P.SCHMIDT JUN. DANMARKS ÆLDSTE CIGARFABRIK
I Anthon Berg's fornemme gaveæsker er hvert
enkelt stykke chokolade en udsøgt nydelse -
en kompliment til modtagerens gode smag...
ANTHON BERG
LEVERANDØR TIL DET <^> KONGELIGE DANSKE HOF
24