Tímarit Verkfræðingafélags Íslands


Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 4

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 4
78 TÍMARIT V.F.l 1949 létu sér nægja að segja, að loftið væri leiðandi, en um síðustu aldamót var eðli lofttegundanna og raf- magnsins orðið það vel þekkt, að erfitt var að sætta sig lengur við þessa skýringu. Loftið er ekki annað en fjöldi af örsmáum ögnum, mólekúlum, sem hver um sig er án rafhleðslu og geta því ekki flutt með sér neinn rafstraum. tms ytri áhrif geta þó verkað þannig á loftið að það verði leiðandi. Þetta gerist með þeim hætti, að ein eða fleiri elektrónur losna frá mólekúlinu og skilja það eftir hlaðið pósitívu raf- magni. Elektrónurnar tengjast svo við önnur móle- kúl, sem við það verða negatív. Þessar hlöðnu agn- ir nefnast jónir, en þær geta leitt rafstrauminn í gegnum loftið. Ef hin einangraða elektróða elektró- skópsins er pósitív, og jónmyndun á sér stað í loft- inu umhverfis hana, þá dregur hún að sér negatívu jónirnar og missir við það hleðslu sína. Ef elektróð- an er negatív, dregur hún að sér pósitívar jónir þang- að til hleðslan er horfin. Á meðal þeirra ytri áhrifa, sem geta myndað jón- ir í loftinu, eru elektrómagnetískar bylgjur með nægi- lega stuttri bylgjulengd, og hraðfleygar smáagnir hlaðnar rafmagni, sem rekast á mólekúlin og slá frá þeim elektrónur. í fyrri flokknum eru röntgengeisl- ar og gammageislar, sem radíóaktív efni senda frá sér, en í hinum eru einkum alfa- og betageislar, en það eru hraðfleygar agnir (helíumkjarnar og elek- trónur), sem kjarnar hinna radíóaktívu efna senda frá sér. Ef röntgengeislar eru sendir í gegnum elek- tróskóp, þá tapar það ört hleðslu sinni, og það sama skeður ef radíóaktivt efni, t. d. radíum, er nálægt. Þegar ljóst var orðið, að loftið getur ekki leitt rafstraum án þess, að einhver ytri áhrif komi þar til, lá næst fyrir að athuga, hvaða ytri áhrif orsök- uðu lekann í elektróskópinu. Tiltölulega líkleg til- gáta var, að hér væru kjarnageislar að verki, þ.e.a.s. alfa-, beta- og gammageislar, sem allir koma frá atómkjörnum radíóaktívra efna. Kjarnageislana má alla stöðva með 5—10 cm þykkum blývegg, og til þess að sjá, hvort lekinn orsakaðist af kjarnageisl- um frá umhverfinu, var elektróskópið lokað inni í þykku blýhylki, en það kom fyrir ekki. Það var einn- ig hugsanlegt, að radíóaktív efni í elektróskópinu sjálfu orsökuðu lekann. Flest þau efni, sem vi$ finn- um í náttúrunni, eru meira og minna óhrein og inni- halda svolítið af radíóaktívum ef num, svo sem úraní- um, radíum og þóríum. Jafnvel hreinsaðir málmar innihalda svolítið af þessum efnum. Veggir elektró- skópsins gætu því innihaldið nægilega mikið af radíó- aktívum efnum til þess að framkalla lekann. Ná- kvæm rannsókn á elektróskópum úr mismunandi málmum, sem voru mismunandi vel hreinsaðir, gaf þó til kynna að lekinn var óháður efninu í elektró- skópinu, en fyrst og fremst kominn undir rúmtaki loftsins umhverfis einangruðu elektróðuna. Þar með var sýnt fram á, að lekinn í elektróskóp- inu stafaði ekki af kjarnageislum, heldur hlutu það að vera einhverjir aðrir geislar, sem komust auðveld- lega í gegnum þykka blýveggi. Hvaðan þessir geislar kæmu, var fyrst í stað óráðin gáta. Flestir gerðu ráð fyrir, að þeir kæmu frá jörðinni, og kölluðu þá jarðgeisla. Árið 1910 lagði austurrískur eðlisfræðingur, Vik- tor Hess, upp í fremur óvenjulegt ferðalag. Hann lét sig stíga með loftbelg upp í meira en 4000 m. hæð, en meðferðis hafði hann elektróskóp til þess að mæla „jarðgeislana". Samkvæmt hugmyndum manna um upphaf þeirra, var búizt við, að þeir færu minnkandi eftir því sem ofar drægi, en Hess fann þvert á móti að þeir mögnuðust með hæðinni. Af þessu dró hann. þá ályktun, að geislar þessir kæmu alls ekki frá jörð- inni, heldur að ofan, utan úr geimnum. Hann gaf þeim því nafnið hæðargeislar (Höhenstrahlung), eh nú eru þeir almennt nefndir geimgeislar. Geislar þess- ir hlutu að vera miklu kröftugri en venjulegir kjarna- geislar. Efnismagn gufuhvolfsins er svo mikið, að það samsvarar 10 m þykku vatnslagi eða um 1 m þykku blýlagi, en það er yfir 10 sinnum meira en hinir kröftugustu kjarnageislar komast í gegnum. Öllum þeim, sem unnið höfðu að hinu þreytandi starfi, að athuga orsakir lekans í elektróskópinu, var nú ríkulega launað. Þó að starf þeirra — að rann- saka lítilfjörlegan leka í litlu og einföldu tæki — virtist í fljótu bragði vera lítilmótlegt, þá hafði það þó leitt af sér þá merkilegu uppgötvun, að utan úr geimnum koma geislar, sem eru þess megnugir að fara í gegnum gufuhvolfið og auk þess komast í gegn- um þykk lög af blýi. Brautir geimgeislanna gerðar sýnilegar. Um líkt leyti og Hess uppgötvaði geimgeislana, kom fram á sjónarsviðið tæki, sem var sérlega vel til þess fallið að gefa betri hugmynd um, hvers kon- ar geisla væri hér um að ræða. Tæki þetta hefur ver- ið nefnt þokuhylki Wilsons, en það hefur þann góða eiginleika, að geta gert sýnilegar brautir agnanna, sem radíóaktív efni senda frá sér. Hér sem oftar kemur jónmyndunin að góðum notum. Jónirnar með- fram brautum agnanna eru gerðar sýnilegar með því að láta þéttast á þeim vatnsdropa, og hver braut kemur fram sem röð af vatnsdropum eða þokurák. Ef nægileg lýsing er fyrir hendi, má svo ljósmynda þessar þokurákir, og er það þá einnig mynd af braut- um agna þeirra, sem framleiddu jónirnar. 2. mynd sýnir í aðalatriðum hvernig þokuhylkið er gert. A er málmhólkur, en efri endi hans er lok- aður með glerplötunni B. Kólfurinn C fellur loftþétt innan í hólkinn, en getur hreyfzt upp og niður. A milli kólfsins og glerplötunnar er loftþétt hólf, sem fyllt er með einhverri lofttegund, en auk þess er það mettað vatnsgufu. Ef kólfurinn er skyndilega dreginn niður, þenst loftið í hólfinu út og kólnar, en

x

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Tímarit Verkfræðingafélags Íslands
https://timarit.is/publication/860

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.