Tímarit Verkfræðingafélags Íslands


Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 12

Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 29.12.1949, Blaðsíða 12
86 TÍMARIT V.F.I. 1949 Ef við lítum á stærðtáknið E=m„c2 / , -r-1 \ (,V<*5 ; fyrir hreyfingarorkuna, þá sjáum við að orkan stefn- ir að því að verða óendanlega stór, þegar hraði hlut- arins nálgast ljóshraðann. Til þess að koma hlutn- um á hraða, sem væri jafn ljóshraðanum, þyrfti því óendanlega mikla vinnu, eða með öðrum orðum, það er sama hve mikið við ýtum á eftir hlutnum, hann nær aldrei Ijóshraðanum. Þetta er í góðu samræmi við þá reynslu, að aldrei hefur hraðamæling gefið hraða, sem væri meiri en ljóshraðinn. Samkvæmt hreyfingarlögmáli Newtons ætti elektróna, sem fer í gegnum 250.000 volta spennufall að hafa náð ljós- hraðanum, en elektrónur hafa verið látnar fara í gegnum margra miljón volta spennufall án þess að hraði þeirra næði ljóshraðanum. Þegar ögn, hlaðin rafmagni, hreyfist í jöfnu segul- sviði, sem stendur hornrétt á braut hennar, þá verk- ar á hana kraftur, sem stendur hornrétt á hreyfing- arstefnuna og hornrétt á stefnu segulsviðsins. Kraft- ur þessi breytir ekki hraða agnarinnar, en brautin verður hringur, og radíus hans er í réttu hlutfalli við hreyfimagn agnarinnar, m • v = r • H • e/c (m massi, v hraði og e hleðsla agnarinnar, H styrkleiki segulsviðsins og r radíus hringsins). Þokuhylkis- myndir, sem teknar eru í þekktu segulsviði, gera því mögulegt að finna hreyfimagn agnanna með því að mæla beygjuradíus brautanna. Þannig má t. d. sjá, að elektrónan, sem kemur inn í þokuhylkið að ofan á 5. mynd, hefur hreyfimagn, sem er að minnsta kosti 1000 ¦ m„c (mr, kyrrstöðumassi elektrónunnar, c Ijóshraðinn), en m„ • c er mesta hreyfimagn, sem elektrónan gæti fengið, ef massinn ykist ekki. Massi elektrónunnar hefur því þúsundfaldast, en þegar hún stöðvast, kemst hann í samt lag aftur. Áður var minnzt á, að þegar pósitív og negatív elektróna mætast, þá hverfa þær og verða að tveim gammakvöntum. Fyrir áreksturinn fara báðar elek- trónurnar mjög hægt, og orka þeirra er hverfandi, en gammakvöntin, sem fram koma um leið og elek- trónurnar hverfa, hafa mikla orku, sem breytist í hita þegar gammageislarnir absorberast. Hér gildir því ekki orkusetningin í sínu venjulega formi. Orkan er hér ekki konstant, heldur hefur skapazt orka um leið og massinn hvarf. Orkusetninguna er aðeins hægt að varðveita ef massinn er líka reiknaður með sem ein tegund af orku. Einna einfaldast væri þá að f ormúlera orkusetninguna þannig: Massinn i heim- inum er konstant, ef massi orkunnar er innifalinn. Með hjálp afstæðiskenningarinnar getum við sagt nákvæmlega fyrir um, hve mikil orka kemur fram, þegar elektrónurnar hverfa. Hér er nefnilega um að ræða breytingu á massa í orku samkvæmt líking- unni E = m • c2. Hvort gammakvantað fær því ork- una m„ • c2, þar sem m0 er elektrónumassinn. Sama máli gegnir um myndun elektrónupars (+ og •*" elektrónu) úr gammageislum. Hér breytist orka í efni, og orka gammakvantans, sem myndar elek- trónuparið, er jöfn hreyfingarorku elektrónanna að viðbættu 2 • m„c2. Ef við athugum ferð ^-mesónanna niður í gegnum gufuhvolfið, þá getur það í fyrstu orðið okkur nokk- urt undrunarefni, hve langt þær komast. Mesónur þessar myndast í 20—30 km hæð og fara þaðan til jarðar með hraða, sem nálgast mjög Ijóshraðann, en til jarðar kemst á milli '/20 og Vio af mesónunum. Nú eru mesónurnar radíóaktívar og meðalævi þeirra er aðeins 2 • 10'6 sek., en á þeim tíma komast þær aðeins 600 m. Til þess að komast til jarðar, þurfa mesónurnar tíma, sem er um 40 sinnum lengri en meðalævi þeirra, en samkvæmt þeim lögmálum, sem gilda um breytingar mesóna og annarra radíóaktívra agna, eru líkurnar fyrir því að mesóna lifi svona lengi aðeins e-40 eða 1:1018. Sam kvæmt því ætti svo að segja engin mesóna að komast til jarðar. Þetta virðist stangast við staðreyndirnar, en einn- ig hér kemur afstæðiskenningin okkur til hjálpar og gefur okkur skýringu á því, hvers vegna svo margar mesónur komast til jarðar. I augum Einsteins er tíminn ekki eins óbrigðull og absólút mælikvarði eins og hann var að áliti Newtons. Samkvæmt af- stæðiskenningunni er útkoma tímamælingarinnar und- ir því komin, hvernig hreyfingu mælandans er hátt- að með tilliti til staðarins þar sem atburðurinn ger- ist, sem hann er að athuga. Hugsum okkur tvö úr, sem ganga nákvæmlega eins og sýna sama tíma. Til að byrja með liggja þau kyrr hlið við hlið, en svo er annað úrið tekið og sent í burtu með mikium hraða en síðan flutt til baka og borið saman við hitt úrið. Samkvæmt af- stæðiskenningunni myndi þá sýna sig að úrið, sem var á ferðalaginu, er orðið á eftir hinu. Hlutfallið á milli ganghraða úrsins, sem hreyfist með hraðan- um v, og ganghraða úrsins, sem er kyrrt, á að vera 4 c3 Sama máli gegnir um hverskonar breytingar sem er, þær gerast hægar ef hluturinn er á ferð. Þann- ig myndi t. d. öll lífsstarfsemi hægja á sér hjá manni, sem ferðaðist með miklum hraða. Andardráttur og hjartsláttur yrðu hægari, öll efnaskipti hægðu á sér, vöxturinn gengi hægar og einnig hrörnunin tæki lengri tíma. Sjálfur verður maðurinn ekki var við neitt óvenjulegt. Hann getur talið hjartaslögin og borið þau saman við úrið sitt, og myndi þá finna að hjartað slægi eins og það ætti að sér, vegna þess að úrið hans hefur líka hægt á sér. En þegar mað- urinn kemur til baka úr ferðalaginu, þá hefur hann ekki elzt eins mikið og þeir, sem heima sátu. Þessa staðhæfingu afstæðiskenningarinnar er þó erfitt aö prófa á lifandi verum. Við gætum hugsað okkur að

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.