Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 11 ½. 23 mars 1939 - Relativitet, massa och energi i samband med den nya kärnfysiken, av O. Klein
<< 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.
Teknisk Tidskrift
elektronhölj esegenskaper med olika massa — medan
de kemiska atomvikterna hänföra sig till de
isotopblandningar, som förekomma i naturen.
Noggrannheten (ca 1 på 100 000) räcker väl knappast för en
prövning av den Einsteinska relationen vid de
vanliga, naturliga radioaktiva processerna, som uppträda
vid grundämnen med atomvikter över 200, men den
är fullt tillräcklig vid de lätta elementens
kärnreaktioner, som numera äro kända i stort antal.
Som exempel på användning av den Einsteinska
relationen inom kärnfysiken skall först den enklaste
kärnreaktionen omtalas, sammansmältningen av en
neutron och en proton (vätets atomkärna) till en
deuteron (det tunga vätets, deuteriums atomkärna)
under utsändande av kortvågigt ljus, s. k. /-strålning,
och den omvända processen, sönderdelningen av en
deuteron i en neutron och en proton genom
bestrålning av tungt väte med /-strålar. Den sista
processen har begagnats för att finna det hittills
noggrannaste värdet på neutronens massa, som icke kan
bestämmas i masspektrografen, emedan denna partikel
är oladdad. I detta fall rör det sig alltså snarare om
en illustration till än en prövning av den Einsteinska
satsen. Deuteriums atomvikt i den vanliga skalan är
nu 2,0147, vätets atomvikt 1,0081 och neutronens massa
i samma enhet 1,0090. När en neutron och en proton
sluta sig samman till en deuteron, inträder sålunda
en massförlust av 1.0081 + 1,0090 — 2,0147 = 0,0024 atom
viktsenheter, vilket motsvarar en energiförlust på 2,2
MeY. För att sönderdela deuteronen måste man
sålunda tillföra den minst detta energibelopp. Vid de
utförda försöken begagnades en /-strålning, vars
energikvant (den energi, som upptas i en
absorptions-process) är 2,6 MeY. Då denna /-kvants
rörelsemängd, som man lätt ser, är mycket liten i
förhållande till den rörelsemängd, som en proton med
motsvarande rörelseenergi skulle ha, och eftersom
neutronens massa är nästan identisk med protonens, måste
de båda vid deuteronens sönderdelning frigjorda
partiklarna få så gott som samma del av /-kvantens
överskottsenergi 2,6 — 2,2 MeV. De frigjorda protonerna,
som lätt kunna påvisas och undersökas genom den
jonisering de åstadkomma, medan neutronerna icke
jonisera, måste sålunda ha en rörelseenergi på 0,2
MeY. Att man fann just detta värde vid försöket är
mindre märkligt, eftersom det som sagt ligger till
grund för det nyss angivna värdet på neutronens
massa, men detta massvärde har sedan prövats vid
andra kärnreaktioner och därvid visat, sig stämma
inom försöksfelen.
Ett exempel på en prövning av den Einsteinska
relationen har man i den första kärnreaktion, som (av
Cockcroft och Walton) åstadkoms genom
beskjut-ning med partiklar, som accelererats med hjälp av en
högspänningsauordning, förvandlingen av en
lithium-kärna till två heliumkärnor (a-partiklar) vid
bombardemang av lithium med protoner. Atomvikten för
den lithiumisotop, som deltog i reaktionen, är 7,0182,
medan helium har atomvikten 4,0040. Eftersom väte
har atomvikten 1,0081, motsvaras den frigjorda
energien av 7,0182 + 1.0081 — 2 • 4,0040 r= 0,0183
massen-heter eller 17,0 MeV. Genom att mäta de frigjorda
a-partiklarnas rörelseenergi fann man
reaktionsenergien 17,1 MeV.
Allt i allt har man nu så många exempel på dylika
överensstämmelser, att man inte gärna kan tvivla på
den Einsteinska relationens riktighet, alldeles
bortsett från de tungt vägande argument, som lågo till
grund för dess härledning. Den begagnas numera
ständigt inom kärnfysiken, dels för att ur de
uppmätta massvärdena beräkna eller uppskatta de
energiomsättningar, som kunna väntas vid en given
kärnreaktion — vari man även har ett viktigt
hjälpmedel för bedömande av reaktionens möjlighet -—
dels för en precisionsbestämning av sådana massor,
som icke lätt kunna bestämmas med
masspektrografen, t. e. vid instabila, starkt radioaktiva
atomkärnor.
En för teorierna om kärnornas struktur särskilt
viktig tillämpning av den förstnämnda synpunkten har
man i beräkningen av den energi, som skulle frigöras,
om en given atomkärna byggdes upp av neutroner och
protoner, varvid • antalet protoner måste motsvara
kärnans laddning (atomnumret) och antalet neutroner
och protoner tillsammans det hela tal, som kommer
atomvikten närmast (masstalet). För de tyngsta
kärnorna får man på så vis bildningsenergier på ett par
massenheter dvs. ett par tusen MeV. På detta sätt
kan man också räkna ut att en urankärna, den
tyngsta av de vanliga atomkärnorna, om den delades i
två ungefär lika stora stycken, skulle utveckla en
energi på ett par hundra MeV. Trots detta är
urankärnan själv stabil — ungefär som en sten i en grop
på en bergstopp — men vid bestrålning av uran med
neutroner uppstå instabila kärnor av en uranisotop
innehållande en extra neutron, vilka i sin tur gå
sönder på det omtalade sättet. Dessa processer ha
under de sista åren studerats närmare särskilt av Hahn
och Meixner, som först trodde att de därvid
uppkommande nya ämnena voro s. k. transuranier, dvs.
grundämnen belägna bortom uran i elementens naturliga
system. Holt nyligen kunde emellertid Hahn och
Strassmann visa att en av reaktionsprodukterna är
barium, och därefter lyckades det Prisch i
Köpenhamn, efter att han och Meitner tillsammans kommit
till ovannämnda tydning av processen, att påvisa,
partiklar med den enorma rörelseenergien av omkring
100 MeV vid bestrålning av uran med neutroner.
Detta resultat, som uppnåddes genom en
undersökning av den av partiklarna åstadkomna joniseringen,
uppenbarar förekomsten av helt nya kärnprocesser,
vilka med avseende på energiutveckling överträffa
allt vad man hittills liar lärt känna med undantag av
vissa processer, som förorsakas av den kosmiska
strålningen.
Även om man ännu inte ser någon möjlighet till ett
frigörande av de enorma energier, som enligt
Einsteins relation finnas anhopade i materien, har man
vid kärnreaktionerna att göra med energiutvecklingar,
som redan närma sig dessas oerhörda storlek. Som ett
mycket avlägset framtidsperspektiv kan det vara
intressant att veta, att denna massenergi per gram
materia ungefär motsvarar förbränningsvärmet av 1 000
ton kol.
142
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
