Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Page 10

84
TÍMARIT V.F.Í. 1949
agnirnar fá hinn mikla hraða, er ennþá óráðin gáta.
Margar tilgátur hafa komið fram, en enn sem kom-
ið er hefur ekki verið hægt að gera upp á milli þeirra
eða sjá, hvort nokkur þeirra væri rétt.
Á leið sinni niður í gegnum gufuhvolfið breytast
geimgeislarnir algjörlega, svo að geislar þeir, sem
ná yfirborði jarðar, eru allt annars eðlis og inni-
halda aðrar agnir en frum-geislarnir efst í gufuhvolf-
inu. Breytingar þær, sem verða á geimgeislunum í
gufuhvolfinu, eru sérkennilegar vegna hins mikla
hraða eða hreyfingarorku agnanna, sem þarna eru
að verki. 1 efstu lögum gufuhvolfsins rekast hinir
hraðfleygu kjarnar geimgeislanna á atómkjarna
lofttegundanna, sem þar eru, og sundra þeim. Við
áreksturinn koma fram 7r-mesónur, nevtónur, prótón-
ur og aðrir léttir atómkjarnar, sem sumir hverjir
hafa nægan hraða til þess að halda áfram og sundra
nýjum atómkjörnum.
Nokkur hluti hinna frjálsu nevtróna bindst köfn-
unarefniskjörnum loftsins, en við það myndast hinn
geislavirki kolefnisísótóp C14 (N14 + n’ -> C14 — H1).
Af þessum ástæðum er allt kolefni (C02) gufuhvolfs-
ins blandað vissu magni af geislavirku kolefni. Kol-
efni lifandi jurta og dýra á rót sína að rekja til kol-
efnis gufuhvolfsins og inniheldur því einnig geisla-
virkt kolefni. Þegar dýr eða jurt deyr, og efnaskiptin
við andrúmsloftið hætta, þá hverfur hið geislavirka
kolefni smátt og smátt, því að það helmingast á ca
6000 árum. Þetta má nota til þess að ákvarða aldur
sumra fornleifa.
Vegna hinnar stuttu ævi komast 7r-mesónurnar að-
eins skammt áður en þær breytast í /i-mesónur. Þetta
gerist einkum í 20—30 km hæð. /x-mesónurnar halda
svo áfram niður í gegnum gufuhvolfið og komast
sumar jafnvel töluvert niður í jörðina. Á leið sinni
niður fækkar mesónunum af tveim ástæðum. Önnur
ástæðan er sú, að þær rekast á elektrónur og stöðv-
ast við það, en elektrónurnar fá aftur á móti mik-
inn hraða og halda áfram niður á við. Hin ástæðan
er sú, að mesónurnar breytast sjálfkrafa í elektrón-
ur, sem halda áfram niður.
Elektrónurnar eru þó heldur ekki aðgerðarlaus-
ar á leið sinni niður. Ef þær rekast á aðrar elektrón-
ur eða atómkjarna, svo að þær breyti stefnu sinni,
þá senda þær um leið frá sér raf-segulsveiflur með
mjög hárri tíðni, eins konar gammageisla. Að vissu
leyti má skoða raf-segulsveiflur sem agnir; hér mynd-
um við kalla þær gammakvöntu. Eftir að gamma-
kvanta hefur myndazt við árekstur elektrónu á
kjarna eða aðra elektrónu, þá heldur það áfram
niður á við, en kemst ekki langt fyrr en það verður
einnig fyrir breytingum. Við að fara í gegnum hið
sterka rafsvið, sem umlykur atómkjarnana, klofnar
gammakvantað í tvær elektrónur, aðra pósitíva en
hina negatíva. Hvor þessara elektróna skapar svo
aftur gammageisla og gammageislarnir nýjar elek-
trónur og svo koll af kolli. Þannig fjölgar elektrón-
unum stöðugt, og ein elektróna getur fætt af sér
margar, sem falla eins og regnskúr yfir visst svæði.
I slíkum elektrónuskúrum er sambland af elektrón-
um, pósitívum og negatívum, og gammakvöntum.
Orka móðurelektrönunnar skiptist á milli allra þess-
ara agna, og eftir því sem þær verða fleiri, verður orka
hverrar agnar minni. Að lokum verður orka gamma-
kvantanna of lítil til þess, að þau geti framleitt elek-
trónur og orka elektrónanna of lítii til þess, að þær
geti framleitt grammakvöntu. Þá hættir skúrin að
vaxa og hverfur svo þegar elektrónurnar stöðvast.
10. mynd. (Chao.) Elektrónuskúr.
10. mynd sýnir elektrónuskúr, sem myndast í hálfs
þumlungs þykkum blýplötum, sem komið er fyrir i
þokuhylkinu. Efst á myndinni fer skúrin vaxandi,
en í neðri plötunum fer hún aftur þverrandi, og að
lokum stöðvast elektrónurnar algerlega. Upphafið
sést ekki á myndinni, en gera má ráð fyrir að skúr-
in myndist af einni einstakri elektrónu, og að upp-
hafið sé eitthvað svipað og sýnt er á 5. mynd.
11. mynd sýnir einnig elektrónuskúr, sem farið
hefur í gegnum þokuhylkið. En hér hefur það verið
haft í segulsviði svo að brautirnar sveigjast til hægn
eða vinstri eftir því, hvort hleðsla agnanna er pósi-
tív eða negatív. Hér kemur það greinilega í ljós, að
í skúrinni eru bæði negatívar og pósitívar elektron-
ur á ferðinni. Þegar pósitívu elektrónurnar stöðv-
ast, dragast þær vegna rafkraftanna að negativu