Náttúrufræðingurinn - 1985, Síða 38

ERU TIL ÓREINDIR?
Öreindahugtakið er bæði ungt og
gamalt. Fyrst kom það fyrir meðal
Forn-Grikkja, er nefndu öreindir
atóm. Fram til síðustu aldamóta var
tilvist atóma eða öreinda mjög um-
deild. Margir töldu, að efnið væri sam-
fellt og því mætti skipta í hversu litlar
einingar sem vera skyldi. Tilraunir
sýndu síðan, að allt efni er gert úr
litlum einingum, er hlutu nafnið atóm.
Nákvæmar rannsóknir á atómum
leiddu í ljós, að þau eru gerð úr enn
smærri einingum. Ég ætla ekki að
fjalla um innri gerð atóma. Hún er
býsna flókin og væri efni í aðra grein.
Ég vil hins vegar benda á, að inni í
atómum finnast agnir, er nefnast nift-
eindir (neutrons) og róteindir (prot-
ons) á íslensku, og voru taldar öreindir
fyrir 25 árum. Nú hafa eðlisfræðingar
uppgötvað, að nifteindir og róteindir
eru samsettar úr smærri ögnum, seni
taldar eru vera ósviknar öreindir.
Hvort það er rétt getur tíminn einn
skorið úr um. Hvað við köllum öreind-
ir breytist því með aukinni þekkingu.
Þá er komið að meginviðfangsefni
okkar: Hvað er öreind í hugum eðlis-
fræðinga samtímans? í lokin mun ég
greina frá sumum þeirra spurninga um
öreindir, sem enn er ósvarað.
Hugsum okkur örlítið sandkorn.
Það hefur ákveðna stærð og massa eða
þyngd, þótt smátt sé. Það hefur líka
staðsetningu og hraða. Ef við þekkj-
um alla þessa eiginleika sandkornsins
vitum við býsna margt um það, en
hvergi nærri allt. Spyrja mætti, hvort
sandkornið sé hnöttótt eða ílangt eða
úr hvaða steintegund það sé. ímynd-
um okkur nú, að sandkornið verði
minna og minna, en haldi öðrum eigin-
leikum sínum óbreyttum. ímyndum
okkur, að stærð sandkornsins verði
engin, en sá punktur í rúminu, sem
svarar til staðsetningar sandkornsins,
haldi sömu öðrum eiginleikum og upp-
runalega sandkornið. Við þessa að-
gerð verður til fyrsta og grófasta
myndin, sem við gerum okkur af ör-
eind: Punktur í rúminu með massa,
hraða og ýmsa fleiri eiginleika.
Nú skulum við unt stundarsakir
gleyma öðrum eiginleikum öreindar-
innar en staðsetningu, massa og
hraða. Hvernig hreyfist öreindin?
Hver er orka hennar?
Öreindin hreyfist hægar en nemur
hraða Ijóssins. Þetta er afleiðing af-
stæðiskenningar Einsteins og þessi
hluti kenningarinnar hefur verið stað-
festur með tilraunum á óyggjandi hátt.
Að vísu eru til öreindir, sem hreyfast
ætíð nákvæmlega með Ijóshraða.
Besta dæmið um þær eru öreindir
Ijóssins. Ókleift er að hægja ferð slíkra
agna, hvað sem gert er, en látum þær
liggja á milli hluta í bili.
Orka öreinda er tvenns konar:
Hreyfiorka, sem allir hlutir á hreyf-
ingu hafa, og massaorka, þ.e. sú orka,
sem fólgin er í massa öreindanna.
Reyndar hafa allir hlutir til að bera
massaorku, en massaorka öreinda er
sérstæð að því leyti, að undir sumum
kringumstæðum getur hún losnað úr
læðingi og umbreyst í önnur orkuform
t.d. hita og geislun. Mönnum hefur
lærst að beisla massaorkuna, eins og
allir vita, og er það kannski afdrifarík-
asta notkun eðlisfræðinnar til þessa
fyrir þann heim, sem við byggjum.
Víkjum nú aftur að staðsetningu og
hraða öreinda. Athugum fyrst sand-
kornið, sem hafði einhverja tiltekna
stærð. Staðsetningu sandkornsins má
ákvarða hversu nákvæmlega sem vera
skal. Við getum líka mælt hraða sand-
kornsins eins nákvæmlega og við vilj-
um, t.d. með því að taka röð ljós-
mynda af sandkorninu og mæla um
leið tímann milli sérhverra tveggja
ljósmynda. Þetta gildir a.m.k. um alla
32