Náttúrufræðingurinn - 2016, Síða 56

Náttúrufræðingurinn
128
Lord Rayleigh varð 1895 var við
að í andrúmslofti voru fleiri gas-
tegundir en súrefni (O2), nitur
(N2) og koldíoxíð (CO2). Í samvinnu
við Ramsay tókst honum að
einangra áður óþekkta gastegund,
argon. Þeim varð ljóst að til var flokkur
gastegunda sem fengu heitið eðalgös
vegna þess hve treg þau voru til að
ganga í efnasambönd. Helíum var
áður þekkt og árið 1898 tókst Ramsey
að einangra gösin krypton, neon
og xenon í þessum flokki. Fyrir þessar
uppgötvanir hlutu Rayleigh og
Ramsey nóbelsverðlaun árið 1904.
Árið 1903 var aðstaða til eðlis-
fræðitilrauna ekki fyrir hendi við
Kaupmannahafnarháskólann en
hún var í boði við tækniháskólann,
Polyteknisk Læreanstalt, hjá
prófessor K. Prytz. Þar var miðstöð
danskra eðlisfræðitilrauna þar til
Níels Bohr fékk eðlisfræðistofnun
sína 1921. Þorkell fékk vinnu hjá
Prytz sem aðstoðarkennari 1904–
1908. Sumarið 1904 fékk hann styrk
til að safna gassýnum úr hverum á
Suðvesturlandi til að kanna hvort í
þeim væru geislavirkar gastegundir.
Svo reyndist vera og einnig fundust
helíum og argon í þessum sýnum.
Það þótti mjög athyglisvert að finna
geislavirk efni á Íslandi og menn
veltu því fyrir sér hvort þau væru
hitagjafi fyrir jarðhitann. Þorkell
hlaut nú stóran styrk úr Carlsberg-
sjóði til nýs leiðangurs sumarið 1906.
Í þetta sinn var hafist handa við
Mývatn og síðan farið um Eyjafjörð
og Skagafjörð, suður Kjalveg, um
Árnessýslu, og yfir Hellisheiði til
Reykjavíkur. Með Þorkatli í báðum
leiðöngrum var aðstoðarmaður „S.
Jónsson“ (líklega Sigurður Jónsson
læknanemi frá Eyrarbakka).1,2
Þeir mældu radonsýnin sam-
dægurs í jónahylki (1. mynd) við
hveri en sýni af öðrum hveragösum
voru mæld í Kaupmannahöfn. Auk
radons var megináhersla lögð á að
greina eðalgösin argon og helíum.
Þorkell fluttist heim 1908 og
kenndi við Gagnfræðaskólann á
Akureyri næstu tíu ár. Niðurstöður
hans birtust í miklu riti, The Hot
Springs of Iceland, árið 1910.2 Þar
er að finna ýtarlegar lýsingar á
staðháttum og hveravirkni, mæli-
aðferðum og niðurstöðum greininga
á gastegundunum brennisteinsvetni
(H2S), koldíoxíði (CO2), vetni (H2),
metani (CH4), súrefni (O2), nitri (N2),
argoni (Ar), helíum (He) og radoni
(Rn). Þorkell tók undir fyrra álit
Bunsens3 um að N2 og Ar væru nær
eingöngu ættuð úr andrúmslofti. Þau
hefðu leyst upp í köldu grunnvatni
og flust með því um djúpt berg. Á
leiðinni hefði bergið tekið súrefnið
til sín í efnasambönd en látið frá
sér radon inn í strauminn. Radon
hlyti að stafa frá móðurefninu radíni
sem væri skammt undan þar sem
radonið kemst ekki langt áður en
það umbreytist. Helmingunartími
radons er aðeins 3,8 dagar. Þorkell
tók sýni af bergi og leir við hveri
til að kanna hvort í þeim væri
geislavirkni en svo reyndist ekki
vera. Í heild virtist Þorkatli ólíklegt
að geislavirkni í berginu nægði til að
skýra hita hveranna.
Með fullveldi Íslands 1918 var
sett á fót Löggildingarstofnun voga
1. mynd. Tækið sem Þorkell notaði við mælingar á styrk
radons er nefnt jónahylki. Gas sem á að mæla er sett inn í
málm hylkið I. Ofan á því er kúlulaga málmhús rafsjár,
einangrað frá málmhylkinu. Stöngin g situr í einangrandi
tappa og heldur uppi miðstöng hylkisins, k. Í heild virka
þessir hlutar sem tveir rafþéttar með sameiginlegt innra
skaut í stöngunum k og g en ytri skaut í útveggjum
jónahylkisins og rafsjárinnar. Þegar rafhleðslur sitja á innra
skautinu sperrist állaufblað rafsjárinnar frá stönginni g.
Geislavirkni radons jónar gasið í hylkinu. Ef miðskautið er
neikvætt hlaðið flykkjast jákvæðar jónir að því og minnka
hleðslu þess. Við það sígur laufblaðið. Fylgst er með því í
smásjá hve hratt hleðslan dvínar. Það gerist þeim mun
hraðar sem geislavirknin í gasinu er meiri. – The instrument
used by Thorkelsson is called an ion chamber. The gas sample
is introduced into the metal ion chamber I. On top of that is
a metallic sphere containing an electroscope, insulated from
the ion chamber. The rod g sits in an insulating prop and
carries the central rod of the ion chamber, k. Together these
parts constitute two electric condensers with a common
inner electrode in the rods k and g and outer electrodes in the
walls of the ion chamber and the electroscope. When electric
charges sit on the inner electrode a thin leaf of aluminium in
the electroscope is repelled from the rod g. The radioactivity
in the gas ionizes the gas. If the central electrode is negatively
charged positive ions in the gas flock to it and neutralise the
negative charge on the electrode. Due to that the deviation of
the leaf declines. A microscope is used to observe how rapidly
the charge declines. The rate of decline increases with
increased radioactivity in the gas. (Thorkelsson 19102 5.
mynd / Fig. 5).