Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 1. Jan. 1934 - O. Klein: Maxwells elektromagnetiska teori i den nyaste atomforskningens ljus
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
6
TEKNISK TIDSKRIFT
6 JAN. 1934
under en tid, som ungefär skulle motsvara
elektronens omlopp i dess bana enligt den mekaniska bilden
av detta tillstånd, skulle man på grund av dessa
störningar få ett fel på cirka 10 %. Att felet ifråga
icke blir större beror på att den dimensionslösa stor-
pass liten som den är (ca
heten a -~ –––är
h c
1/±37). Som vi ovan sågo förlorar man vid atomens
normalbestånd själva rörelsebegreppet och det
nyssnämnda resultatet visar, att man här icke är långt
ifrån att förlora fältbegreppet också.
På det hela taget är det a’s lilla värde som gör, att
man i så stor utsträckning har kunnat behandla de
avvikelser från den klassiska fysikens lagar, som
symboliseras genom den Planckska konstanten,
oberoende av det svåra problemet om
elementarpartiklarnas struktur. Dessa avvikelser bli betydliga så
snart man har att göra med dimensioner, som äro
jämförbara med den enligt den elementära Bohr ska
teorien bestämda väteatomeris radie, vars storlek är
h2
a0 = ––––2 == 0,5 . 10-8 cm.
4 n2 m e2
Det senare problemet däremot blir först aktuellt vid
dimensioner av samma storleksordning som
elektronens radie
r0 = – = a2 a0 = 3 - 10-^ cm.
mc*
Redan innan man kommer så långt, stöter man
emellertid på ytterligare en svårighet, som länge
satte många myror i huvudet på fysikerna. Det
visar sig sålunda, att Diracs ovannämnda teori för
elektronen utom de förnuftiga och riktiga resultat
den leder till även för till en märkvärdig och vid
första påseende orimlig konsekvens. Enligt denna
teori skulle det nämligen icke endast finnas
elektroner med positiv energi utan även elektroner med
negativ energi. Att detta är fallet, hänger nära
samman med att sambandet mellan energi och
rörelsemängd enligt den Einsteinska
relativitetsteorien icke är så enkelt som i den klassiska
mekaniken utan utgöres av en andragradsekvation. Även
i den vanliga relativitetsmekaniken skulle sålunda en
partikels rörelseenergi formellt kunna ha negativa
värden, men här förekomma aldrig några övergångar
från positiva till negativa värden, så att denna
omständighet icke kan sägas utgöra något fel. I
kvantteorien ställer sig saken annorlunda, i det man
icke längre skarpt kan skilja mellan de positiva och
de negativa tillstånden, en omständighet, som blir
av betydelse så snart man har att göra med
elektroner hopträngda inom ett område med
längddimensioner av storleksordningen
h
mc
= a a0 = 4 - 10-11 cm.
Dirac såg därför ingen annan råd än att
antaga, att världen är så beskaffad, att alla de
negativa tillstånden redan äro upptagna av var sin
elektron, så att de elektroner man nu finner på
grund av Paulis princip icke längre kunna försvinna
ned i de negativa energitillstånden. Däremot skulle
det enligt Dirac vara möjligt att föra en elektron
från ett negativt tillstånd över till ett positivt
energitillstånd, vilket skulle ge upphov å ena sidan
till en vanlig elektron och å andra sidan till ett slags
hål, som i alla avseenden borde uppföra sig som en
elektron med positiv laddning. Denna hypotes är
sådan, att fysikerna länge tvekat att taga den på
allvar. Enligt densamma skulle varje aldrig så liten
del av rummet innehålla ett oändligt antal
elektroner i negativa energitillstånd, som icke ge sig
tillkänna genom några kraftverkningar. Men saken
ställer sig annorlunda sedan den svensk-amerikanske
fysikern Carl Andersson för mindre än ett år sedan
lyckats visa, att man vid vissa försök erhåller
partikelpar bestående av en vanlig elektron och en ny
partikel, vars laddning har motsatt tecken mot
elektronens och vars massa tycks vara lika liten
som den vanliga elektronens. Under den sista tiden
har det lyckats Dirac att övervinna de värsta av de
svagheter som hans teori i början led av, och man
kan med hjälp av densamma åtminstone
tillnärmelsevis beräkna sannolikheten för sådana partikelpars
uppkomst, varvid man får värden av just den
storleksordning, som experimenten ge vid handen. Man
torde sålunda riu kunna säga, att Diracs teori
verkligen undanröjer svårigheterna med de negativa
energierna.
Emellertid återstå stora svårigheter, vilka hänga
samman med det gamla problemet om
elementarpartiklarnas existens. De bli dock först akuta,
när man vid experimenten har att göra med
avstånd, som äro så små, att de kunna jämföras
med elektronens ovannämnda radie. Avstånd av
denna storlek stöter man nu dels på i
atomkärnornas inre och dels vid de processer, som ha att göra
med den s. k. kosmiska strålningen, som tycks
bestå av partiklar, vilkas hastigheter äro så stora, att
deras de Broglieska våglängder endast torde vara
föga större än elektronens radie. Här har man ännu
icke funnit någon tillfredsställande beskrivning av
det allt rikare kunskapsmaterial, som de sista årens
forskningar samlat, fast redan ett kraftigt
pionjärarbete utförts. De resultat, man sålunda uppnått,
har Heisenberg sammanfattat i en teori, enligt
vilken alla atomkärnor äro uppbyggda av två slags
partiklar, positiva protoner (vätets atomkärnor) och
neutroner, nyupptäckta, oladdade partiklar med
ungefär lika stor massa som protonerna. Men medan
man vid frågan om atomstrukturen kunde gripa
tillbaka på och symboliskt omskriva de uttryck för
krafterna mellan elektriska laddningar, som
innehållas i deri Maxwellska teorien, står man vid
atomkärnorna på bar backe och får försöka reda sig med
en formell tillämpning av kvantmekanikens lagar.
Trots dessa svårigheter har Heisenberg redan
uppnått vackra resultat beträffande atomkärnornas
stabilitet. För att nå frarn till en liknande fullständig
beskrivning av kärnfysikens företeelser som den
kvantmekaniken ger oss, när det gäller atomernas
förhållanden, måste man dock - därom äro nog de
flesta fysiker ense - gå ytterligare på djupet, i det
problemet här är själva existensen av en odelbar
elektrisk laddning. Att en kropp påverkas av
krafter betyder ju att den utgör en del av ett större
system. Till denna grundegenskap hos kraften torde
man få gå tillbaka, i det man, som Bohr påpekat, i
kärnfysiken icke längre skarpt kan skilja mellan
undersökningsobjektets och mätverktygens elektriska
laddningar. Man antar, att en sådan fördjupad teori
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
