Tímarit Verkfræðingafélags Íslands


Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 8

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 8
82 TlMARIT V.F.l. 1949 Til þess að finna stefnu geimgeislanna, má nota tvö Geiger-rör. Magnarinn er þá þannig útbúinn, að hann verkar ekki á teljarann nema bæði Geiger-rörin sendi samtímis frá sér spennukipp. Þannig má telja þær agnir, sem fara í gegnum báða teljara, en við það er stefna þeirra ákveðin. Á þennan hátt hefur verið sýnt fram á, að geim- geislarnir koma úr öllum áttum niður í gegnum gufu- hvolfið, þó mest beint að ofan. Við sjávarmál fer að meðaltali um það bil ein geimgeisla-ögn í gegnum hvern láréttan fersentimetra á mínútu. Af þessum ögnum er um það bil einn f jórði hluti elektrónur, en þrír fjórðu hlutar mesónur. Þegar ofar dregur fjölg- ar geimgeisla-ögnunum, en flestar eru þær í 15—20 km hæð, eða um 50 per cm2 á mínútu. Þar fyrir ofan fækkar þeim aftur, og inn í gufuhvolfið koma svo sem 20 agnir per cm2 á mínútu. Geimgeislanna verð- ur einnig vart niðri í jörðinni. Sumar mesónur eru svo langdrægar, að þær komast fleiri hundruð metra niður í jörðina, eins og komið hefur i ljós við mæl- ingar niðri í djúpum námugöngum. Mesónan og kjarnakraftarnir. Þegar mesónan fannst 1937 kom það flestum á óvart, en þó voru nokkrir eðlisfræðingar við því bún- ir og höfðu jafnvel hálft í hvoru reiknað með því, að til væri slík ögn. Tveim árum áður hafði japansk- ur eðlisfræðingur, Yukawa að nafni, komið fram með kenningu um krafta þá, sem binda saman pró- tónurnar og nevtrónurnar í atómkjörnunum, og sýnt fram á að krafta þessa mátti skýra með því að hugsa sér, að agnir, sem væru 200—300 sinnum þyngri en elektrónan, flygi fram og aftur milli prótónanna og nevtrónanna í kjarnanum. Kjarnakraftarnir eru mjög frábrugðnir öðrum kröftum, sem menn þekkja, að því leyti að þeir ná ákaflega skammt, en á því svæði, sem þeir ná yfir, eru þeir sterkari en nokkrir aðrir kraftar. Yukawa sá, að samkvæmt hinum kvantamekanisku lögmálum hlaut svona kraftsvið að vera tengt massa- ögn, en massi agnarinar, sem Yukawa kallaði þungt kvanta, stóð í vissu sambandi við útbreiðslu kraft- sviðsins. Samkvæmt líkingum Yukawa mátti líta svo á, að aðdráttaraflið milli nevtrónu og prótónu kæmi fram við að þær sendu hið þunga kvanta í sífellu á milli sín. Kvantað getur yfirleitt ekki slopp- ið frá kjarnanum, til þess er ekki nægileg orka fyrir hendi, en ef harður árekstur verður milli tveggja atómkjarna, getur orkan nægt til þess að kvantað losni. Nú var vitað að í geimgeislunum urðu mjög harðir árekstrar, og hér var því einmitt ástæða til þess að búast við að finna hin þungu kvöntu sem sjálfstæðar agnir. Þegar svo mesónan fannst í geimgeislunum, styrkti það mjög trúna á kenningu Yukawa, og nú var haf- izt handa um útreikninga til þess að sjá hvað kenn- ing þessi, sem nú var almennt kölluð mesónukenn- ingin, fæli í sér. Hér opnaðist möguleiki á því að skýra ýmsa af eiginleikum atómkjarnanna út frá tiltölulega einföldum forsendum, en mesónukenning- in gat þó ekki hlotið almenna viðurkenningu fyrr en sýnt var fram á, að allar afleiðingar hennar sam- rýmdust veruleikanum. Hér verður aðeins drepið á nokkur atriði. Sam- kvæmt mesónukenningunni koma kjarnakraftarnir fram við það, að mesónurnar flögra fram og aftur á milli agnanna í kjarnanum. Prótóna sendir f rá sér pósi- tíva mesónu og verður um leið að nevtrónu, en mes- ónan lendir á annarri nevtrónu, sem við það verð- ur að prótónu. Einnig getur nevtróna sent frá sér negatíva mesónu og breytzt við það í prótónu, en prótónan, sem tekur á móti mesónunni verður að nevtrónu. Svæði það, sem kjarnakraftarnir verka yfir, er þeim mun minna sem massi mesónunnar er stærri, en massi geimgeisla-mesónanna gat vel sam- rýmst þeirri útbreiðslu, sem kjarnakraftarnir hafa í atómkjörnunum. Annað atriði, sem gera mátti sér vonir um að skýra með mesónukenningunni, var beta-radíóaktivi- tet sumra atómkjarna, en kjarnar þessir senda frá sér elektrónur, pósitívar eða negatívar, að því er virðist án nokkurra ytri orsaka. Skýringin byggist á því, að geimgeisla-mesónurnar eru sjálfar radíó- aktívar. Hver mesóna lifir aðeins skamma stund. Pósitív mesóna sendir frá sér pósitíva elektrónu, en negatív mesóna sendi frá negatvía elektrónu um leið og hún hverfur eða deyr. Engin utanaðkomandi áhrif stjórna þessari breytingu, og hún er algjörlega óháð því umhverfi, sem mesónan er í. Mesónurnar eld- ast ekki í þeim skilningi, að þeim sé hættara við að deyja þegar langt er liðið frá myndun þeirra, held- ur eru líkurnar fyrir því að mesónan sendi frá sér elektrónu á næstu sekúndu, eða næsta miljónasta parti úr sekúndu, alveg óháð því hvort hún er ung eða gömul. Af þessu má draga þá ályktun, að lík- urnar til þess að ein mesóna lifi lengur en t sek. séu e4" t . þar sem T er meðalævi mesónanna, en hún hefur mælst um 2 x ÍO^-6 sek. (e er grunntala nátt- úrlegra lógaritma). Samkvæmt mesónukenningunni stafa elektrónurn- ar, sem radíóaktívir atómkjarnar senda frá sér, frá mesónum, sem „deyja" á meðan þær eru á ferðinni á milli kjarna-agnanna. Ævi hinna radíóaktívu kjarna hlítir sömu lögmálum og ævi mesónanna, en þó sýndu útreikningar, að meðalævi mesónanna var um 100 sinnum of löng til þess að geta skýrt elektrónugeisl- un kjarnanna. Eftir því sem menn kynntust meira hátterni geim- geislamesónanna kom það betur og betur í ljós, að þær gátu ekki verið hin þungu kvöntu, sem héldu kjörn- unum saman. Eitt af gleggstu dæmunum er hegðun

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.