Samvinnan - 01.02.1949, Blaðsíða 18

elektrónanna, og hélt rafkrafturinn á milli
þeirra atómunum í réttum skorðum.
Rutherford-líkanið var til orðið og hugsað
í hugmyndum nítjándu aldar-eðlisfræðinnar.
Stærðfræðingar gerðu því fljót skil og sýndu
fram á, að samkvæmt áður þekktum raffræði-
legum lögmálum hlytu allar ytri elektrón-
urnar að falla inn í kjarnann og allt kerfið
að lirynja saman með snöggu leiftri, og að
þá gæti engin sól verið til, engar stjörnur,
engin jörð — ekki neitt.
Var nú útlitið óglæsilegt um sinn, annað
livort var heimurinn órannsakanlegur, eða
að eldri náttúrulögmál, atómhugmyndir og
gagnfræði Newtons urðu að víkja sæti fyrir
nýjum kenningum og rannsóknaraðferðum.
Um þetta leyti hafði Einstein sett fram hina
almennu afstæðiskenningu sína, sem ásamt
hinni sérstöku og deilakenningu Plancks
þýddi, að þótt ótrúlegt virtist, þá væri eng-
inn ljósvaki til, engin náttúrulögmál, engin
orsök og engin verkun, ekkert, sem benti til,
að alheimurinn lyti vélrænum lögmálum.
Bylting í hugsunarhætti var nú orðin mjög
tímabær, og árið 1919 hóf Niels Bohr bylt-
inguna. Planck og Einstein höfðu séð lion-
um fyrir staðreyndum. Samkvæmt Planck-
Einstein hugmyndinni sogast orka ljósdeil-
ar, sem lendir í atómunni, inn í liana, en
síðar geislar atóman út þeirri orku á ný, sem
nýrri ljósdeil.
Bohr tók upp liugmyndir deilakenningar-
innar til samningar nýrra lögmála fyrir atóm-
urnar, og voru þau í senn eins sjálfræðisleg
og rökvís og umferðareglur í stórborg. Þann-
ig skyldi elektróna fara á ytri braut, er hún
tók í sig orku ljósdeilar, en á innri braut,
er liún geislaði út orku. Vegna þess, að
elektrónurnar máttu ekki detta inn í kjarn-
ann, var þeim „bannað“ að gera sumt í
ákveðnu ástandi, en leyfilegt að gera það
í öðru. Innan þeirra þröngu marka, sem skil-
yrðislögmál Bohrs settu, og atómurnar virt-
ust hlýða út í æsar, virtist svo um nokkurt
skeið, sem eðlisfræðingar vissu, hvað atóman
væri og livernig hún starfaði. Bohrs-kenning-
in skýrði þó aðeins vatnsefnisatómuna. Til
þess að kenningin einnig næði til flóknari
atóma, voru gerðar ýmsar endurbætur af
þeim Wolfgang Pauli, Louis de Broglie, Er-
win Schrodingar, Wener Heisenberg, Max
Born, P. A. M. Dirac og fleirum. Endur-
bætur komu fram í nýjum reglum og fyrir-
mælum. Elektrónan var látin snúast um öxul
sinn til þess að samsvara ákveðnum fyrir-
brigðum. Tvær elektrónur „máttu“ ekki vera
á sömu braut. Ýmist voru elektrónurnar tald-
ar vera bylgjur eða agnir og haga sér eftir
því.
Það er ekki hægt að gera líkan af slíkri
atómu né neinni atómhugmynd, sem síðar
hefur verið sett fram, frekar en það er hægt
að gera líkan af tónsmið. Raunar eru í
kennslubókum birtar myndir af atómum,
sem örsmáum kjörnum í miðju, með flókn-
um sporbaugum í kring, sem elektrónurnar
fara eftir. Slíkir uppdrættir af atómunum
eru ámóta líkir raunveruleikanum og mynd-
ir „abstrakt“-málara. Samkvæmt nýjustu
kenningum, sem eru mjög svipaðar kenning-
um þeirra Bohr-Schrodinger-Heisenberg, er
atóma óskýr, gisinn, þokukenndur hlutur,
— klessa án greinilegra takmarka.
MEÐ þessari lítt áþreifanlegu Bohr-de
Broglie-Schrodinger-Heisenberg atómu,
bættist enn við eyðandi rökvísi. Oldum sam-
an hafði eðlisfræðingum verið kennt, að trúa
á gildi tilrauna. Árið 1925 tjáði Werner
Heisenberg, að tilraunir gætu verið góðar
og gildar í hinum stóra heimi véla, bif-
reiða, skipa, verksmiðja, kolatonna o. s. frv.,
en í hinum örsmáa heimi atómanna væri
gildi þeirra ekkert. I þeim örsmáa heirni
nægði það eitt, að horft væri á elketrónurn-
ar til þess að raska jafnvægi þeirra, og gerði
það ómögulegt að athuga nákvæmlega, hvaS
Albert Einstein drið 1919.
gerðist. Setti hann það formlegar og nákvæm-
ar fram með því að segja, að lijá ögn eins
og elektrónu, væri ekki hægt að ákvarða
samtímis stað hennar og hraða. Ef staður-
inn væri mældur, væri ekki hægt að mæla
hraðann, og ef hraðinn væri mældur, yrði
staðarákvörðun ekki gerð.
Það, sem gerist innan atómanna, er svo
dularfullt, að eðlisfræðingarnir urðu að
draga djarfar ályktanir. Þegar geislavirk
atóma sundrast og breytist í aðra atómuteg-
und, reynist erfitt að gera upp reikningana,
það er, að gera sér grein fyrir sérhverri efnis-
ögn og öllum orkubreytingum, sem verða. í
því sambandi uppgötvuðu þeir Wolfgang
Pauli og Enrico Fermi, óháð hvor af öðr-
um, neutrínó-ögnina, sem enginn hefur séð,
og sem að líkindum aldrei verður séð, en
sem er eins ómissandi og spilapeningar í
poker-spili. Þegar orka tapast þannig, að
ekki er hægt að gera grein fyrir, hvert hún
hefur horfið, er gripið til neutrínó-agnarinn-
ar, svo að orkujöfnuðurinn verði réttur.
Neutrínó-ögnin er rökíræðileg nauðsyn, án
liennar væri ógerningur að halda í gildi lög-
rnálinu um óbreytileika orkunnar, þeirri
grundvallarsetningu eðlisfæðinnar, sem seg-
ir, að orka verði aldrei að engu, heldur
breytist aðeins úr einni mynd í aðra.
Enda þótt segja verði, að atómlíkan stærð-
fræðilegu eðlisfræðinganna sé frekar óáþreif-
anlegt, hefur það þó gefið góða raun. Það
þýðir, að með því er hægt að segja margt
fyrir um, hvað prótónur, elektrónur og
neutrónur muni gera við ákveðin skilyrði.
Atómhugmynd þessi gafst vel, þar til frek-
ari skothríð á kjarnana útheimti endurskoð-
un liennar, til þess að hún samsvaraði betur
niðurstöðum tilrauna.
Allt til ársins 1930 verður ekki talið að
tekist hafi nema að llísa agnir úr kjörnun-
um. Aðferð Rutherfords að nota alfa-agnir
sem skeyti liafði ekki gleymst. 1930 notuðu
þeir Walter Bothe og Heinrich Becker í
Þýzkalandi og Joliot-Curie lijónin í Frakk-
landi alfa-agnirnar á nýjan leik. Skotspónn
þeirra að þessu sinni var beryllíum-málm-
ur. Ur því þeyttist annarleg ögn, hún smaug
í gegnum efni eins og vatn í gegnum síu.
11 ver var hún? Þeirri spurningu svaraði
James Cadwick í rannsóknarstofu Ruther-
fords árið 1932 og fann að um neutrónur
var að ræða.
Með þessari uppgötvun hófst nýtt tíma-
bil á sviði atómrannsóknanna, timabil, sem
enn stendur yfir. Prótónur og neutrónur
eru iiú taldar vera ein og sama ögnin, en í
mismunandi ástandi. Hefir ögnin hlotið
nafnið „nucleóna" og er hún meginhluti
atómanna þareð í henni er fólgið 99.8 prc.
af efnismagni atómanna. Kjarneðlisfræðin
hófst er W. Heisenberg varð að finna neut-
rónunum stað í atómunum og tókst það
með því að upphugsa nýja atómu, — nýja
í þeim skilningi, að kjarninn var gerður úr
prótónum og hinum nýuppgötvuðu neut-
rónum.
Lausn Heisenbergs var einkar farsæl, með
henni skírðust atómþyngdir frumefnanna á
einfaldan hátt. Sé fjöldi neutróna og prót-
óna í kjarnanum lagður saman, fæst atóm-
þyngdin. Kolefni t. d. hefur í kjarna sínum
6 prótónur og 6 neutrónur, atómþyngdin
er 12. Úraníum hefur 92 prótónur og 148
neutrónur og er því atómþyngdin 238.
Með ögn eins og neutrónunni, sem farið
gat hindrunarlaust 1 gegnum efni varð
liugsanlegt að sundra kjörnum. Þurfti til
þess ekki annað en að beina alfa-geislum að
beryllíum-málmi, úr honum losnuðu neutr-
ónur, voru þær síðan látnar lenda á þung-
um atómum, sem talsverðar likur voru tald-
ar til að kjarnarnir myndu klofna í. Þungu
atómurnar voru taldar líklegastar til þess að
klofna þareð þær margar hverjar voru ó-
stöðugar fyrir eins og geislaverkanirnar báru
með sér. Af þessari ástæðu völdu þeir Ottó
Hahn og F. Strassmann úraníum sem skot-
spón fyrir neutrónur. í desember 1938 sáu
þeir og að neutrónurnar úr beryllíum-málm-
inum, sem lentu í úraníumatómum, kluíu
kjarna þeirra. Partarnir, sem kjarnarnir
(Framhald á bls. 28.)
18