Korunk 1929 Június

Kozmikus sugárzás

 


A legizgatóbb problémák egyike a kérdés, hogyan függ össze Földünk a végtelen világegyetemmel. Mert, hogy egy energia-gazdaságba tartozunk a csillagvilággal, azt ma már másképpen elgondolni sem tudjuk, de az útak közül, amelyeken át az energia-kicserélődés történik, ma még csak kettőröl tudunk: a gravitációról és a fényről (hő). Ez a két energiaforrás volt eddig, amelyhez természettudományi módszerekkel hozzá tudtunk férni, amelynek kapcsolatát földünkkel pontos mennyiségi mérésekkel megtudtuk állapítani. Most azonban úgy látszik közel jutottunk egy harmadik kapcsolat felfedezéséhez, amely még egész váratlan és egész forradalmi következményekkel járhat Földünk és a csillagvilág fizikáját illető tudományos nézeteinkben.


Mint legtöbb jelentős tudományos felfedezés, úgy ez is úgy jött létre, hogy valami nem „klappolt”, valami mérésadat nem volt beilleszthető az eddigiek alapján felállitott letbe.


Már régebben megállapítást nyert, hogy a levegő mindig bizonyos mértékű ionizációt mutat, vagyis elektromos vezető úgy, hogy a szabadban minden elektromos töltéssel ellátott test lassanként elveszíti töltését. Ezt azzal magyarázták, hogy a földkéregben lévő rádium emanációi (az alfa és gamma sugarak) ionizálják, azaz teszik vezetővé a levegőt. Minthogy azonban ez az ionizáló-hatás rövid tartalmú, erejének a föld felszínétől való távolodással csökkenie kell. S az első mérések, amelyeket néhány száz méter magasságban tettek, tényleg megerősítették a feltevést. Mihelyt azonban a méréseket 2500 méter magasságig kiterjesztették, kitűnt, hogy a levegő vezetőképessége nemcsak hogy mind lassabban fogy, hanem bizonyos magasságon túl növekszik megint. Pl. V. Hess, osztrák fizikus mérései azt mutatták, hogy 5.000 méter magasságban a levegő vezetőképessége kétszer olyan nagy, mint 2500 méter magasan. Hess ebből a tényből jogosan vonta le azt a következtetést, hogy a sugárzás, amely a levegőt — legalább is a magasabb rétegeiben, — vezetőképessé teszi, nem a földkéregből, hanem kívülről, a világegyetemből származik. Kohlh örster mérései, aki 9000 méter magasságig kiterjesztette a megfigyeléseit, megerősítették és kiegészítették Hess méréseit, úgy hogy ma már kétségen kivül bebizonyitottnak tekinthető a Hess-sugárzás vagy ultragamma-sugárzás létezése. Ezzel azonban egy újabb kapcsolat létezése nyert megállapítást Földünk és a világegyetem között, mivel ez a kozmikus sugárzás kétségtelenül olyan folyamatokról hoz hírt nekünk, amely valahol a Földön kivül, a világtérben folynak le. S ami még érdekesebbé teszi a dolgot, a sugárzás minőségéből azt kell következtetnünk, hogy ezeknek a folyamatoknak, amelyek a kozmikus sugárzást okozzák, egészen másféléknek kell lenni, mint bármely a Földünkön lejátszódó, ismert fizikai folyamat, vagyis egészen új, a Földön ismeretlen fizikai jelenségeknek kell, hogy hírnökei legyenek. De hogy ezt megérthessük, kissé részletesebben bele kell bocsátkoznunk a kozmikus sugárzás természetének ismertetésébe. Tesszük ezt Prof. dr. Lise Metrier előadása alapján, amely a Zeitschrift für angewandte Chemi e-ben jelent meg s összefoglalja mindazt, amit ma erről az érdekes jelenségről tudunk.


A jelenség, ami adva van s amit már mi tudunk, az a levegőnek a Földtől független elektromos vezetővéválása. Azt tudjuk eddigi tapasztalataink alapján, hogy minél áthatóbb egy sugárzás, annál rövidebb a hullámhossza. Ha tehát a kozmikus sugárzás minőségét akarjuk megismerni, azt kell igyekeznünk megállapítani, hogy milyen nagy az áthatóképessége. Viszont a modern atomkutatás megtanított arra, hogy szoros, sok esetben mennyiségileg megadható kapcsolat áll fenn a sugárzás és az anyag között; az atom vagy a molekula minden állapotának bizonyos meghatározott hosszuságú sugárzás felel meg s megfordítva a sugárzás meghatározott állapotváltozásokat idéz elő az anyagban. Bizonyos tekintetben az anyagot és a sugárzást ekvivalenseknek tekinthetjük, tulajdonképpen nem egyebek, mint az energia két speciális formája. Ez azonban azt jelenti, hogy a sugárzás minőségéből következtetést vonhatunk az őt küldő anyag szerkezetére. Vagyis a jelen esetben a kozmoszból hozzánk érkező magaslati sugárzás közelebbi vizsgálata új betekintést nyujthat nekünk a kozmikus anyagvilág szerkezetébe. Ezért első sorban fontos a kozmikus sugárzás közelebbi természetének megállapítása.


Az első kérdés: milyen erős ez a sugárzás? A sugárzás erősségét ionizáló hatásán keresztül lehet nézni: amig fokban a levegőt vezetővé teszi, azaz amig sebeséggel sül ki hatása alatt egy elektromossággal megtöltött test, oly intenziv a sugárzás. Ugy hogy a mérés alapelve igen egyszerű, ami mégis komplikálttá teszi az az, hogy egyrészt igen érzékenynek kell lennie, mert igen kicsiny hatások méréséről van szó, másrészt pedig nagyon gondosan ügyelni kell arra, hogy a földről származó ionizáló hatás kiküszöbölhessék s bizonyosak lehessünk arról, hogy tényleg a kozmikus sugárzást mérjük. Ez azután egész fantasztikus rendszabályokhoz vezetett. Mindenekelőtt a mérőeszközt egy tíz centiméteres vastag ólomköpennyel vették körül s csak felül hagytak egy kis nyilást a felülről jövő sugárzás befogadására. De kitűnt, hogy az anyagok, amelyekből az eszköz felépül szintén ionizálólag hatnak. Meg kellett tehát állapítani, hogy milyen nagy ez a saját hatás. E végből mindenféle egyéb földi és égi — ionizáló hatástól el kellett különíteni az eszközt. Ez azonban a kozmikus sugárzás igen nagy átható ereje miatt roppantul nehéz. Steinke egy vasuti kocsiba építette bele a mérő apparátust s az Albula-alag út közepén végzett méréseket, ahol ezer méter vastag hegyréteg védte az apparátust a kozmikus sugárzás ellen. Millikan, a híres amerikai fizikus, a bolíviai High An des hegységben egy 4600 méter magasságú fekvő glecsertóba sülyesztette le a készüléket, mert joggal feltételezhette, hogy a glecservíz nem tartalmaz radioaktiv anyagokat. E különbözőképpen és különböző kutatók által eszközölt mérések elég jól megegyeznek s az mutatják, hogy a kozmikus sugárzás a földi rádiumsugárzáshoz arányítva, igen gyenge. Ellenben átható ereje a földön ismert legáthatőbb erejű gamma sugarakénál is több, mint százszor nagyobb. Amig pl. a gamma sugárzás egy 1.4 cm. vastag ólomlemezen át erősségének felét elveszti, addig a kozmikus sugárzás elé 165—200 cm vastag ólomlemezt kell állítani, hogy erejének felét elveszítse. Földi viszonylatban teljesen ismeretlen átható erő ez.


Viszont tudjuk, hogy minél áthatóbb egy sugárzás, annál rövidebb hullámú kell legyen: a kozmikus sugarak áthatóerejéből tehát visszakövetkeztethetünk hullámhosszukra s a számítások szerint e kozmikus sugarak kb. százezredszer rövidebb hullámúak, mint a Röntgensugarak s százmilliószor rövidebb hullámúak, mint a fénysugarak. Ez azonban azt jelenti, hogy a kozmikus sugarak ugyanannyiszor sebesebben rezegnek, tehát százmilliószor sebesebben, mint pl. a fény, amely pedig már néhány százbillió rezgést végez másodpercenként.


Honnan jön ezek bámulatos áthatóerejű és elképzelhetetlenül sebes rezgésű sugárzása? A Földtől nem, mivel egész kétségtelenül meg lett állapítva, hogy erőssége a földtől való távolsággal nő. Nem a Napból jön-e? A kísérletek azt mutatják, hogy nem, mivel a nappal és éjjel s a napfogyatkozás nem befolyásolja. Felvetődött a kérdés, hogy nem a Tejutból-e? S a kísérletek egy része megerősíti ezt a feltevést. Kohlhörster, Büttner 3-4000 méter magas svájci hegycsúcsokon végzett mérései 10—15 százaléknyi ingadozásokat mutatnak a sugárzás erősségében s a sugárzás maximuma összeesik csillagképek (Andromeda köde, Mira) kulminációs pontjával. Amennyiben ezeket a méréseredményeket továbbiak is megerősítik, nagy fontosságú következtetésekre adnak alkalmat a Tejut vagy ennek egyes részei szerkezetére vonatkozólag. Minthogy ugyanis a kozmikus sugárzás rövidebb hullámú, mint a földön ismert legrövidebb hullámú sugárzás, olyan folyamatoktól kell származnia, amelyekhez hasonlók a földön egyáltalában nincsenek. Ha pedig a kozmikus sugárzás tényleg a Tejut egyes részeiből jön, akkor arra kell következtetnünk, hogy ezeken a csillagokon s csak ezeken folynak le ilyen új, nekünk ismeretlen folyamatok. Ujabb kísérletek azonban kétségbe látszanak vonni ezeket a méréseredményeket s inkább azt a feltevést erősítik meg, hogy a kozmikus sugárzás egyformán a világtér minden részéből jön hozzánk, tehát az előidéző folyamat is egyformán mindenütt meg van.


De milyen természetű ez a folyamat, amelynek eredménye e szokatlan rövid hullámú sugárzás?


Minden sugárzás energiatöltés és a sugárzás energiamennyisége csak a sugarak hullámhosszától függ, még pedig úgy, hogy minél kisebb a hullámhossz, annál nagyobb a sugár energiamennyisége. Sugárzás és anyag között szoros kölcsönhatás áll fenn. Ha anyag sugárzást nyer el, ennek megfelelő változás történik benne, ionizálva lesz; s megfordítva, ha egy ionizált atom, egy elektron befolyása által semlegesítve lesz, az ionizációnak megfelelő hullámhosszú sugárzást bocsát ki. Minden sugárzás tehát atomfolyamat eredménye s a sugár hullámhossza annál rövidebb, minél nagyobb az atomfolyamatot kisérő energiakicsapodás. Pl. a rádium gamma-sugarak igen rövid hullámhosszúak s igen nagy energiatöltést visznek magukkal. Mert a radioaktiv jelenségei az atom belsejében történő folyamatok eredményei, amelyek rendkívül nagy energiaváltozásokkal vannak összekötve. Például a legrövidebb hullámhosszú gammasugárzás körülbelül 3.4 millió Volt energiával megy végbe.


A kozmikus sugárzás azonban sokkal rövidebb hullám, úgy, hogy energiája legalább negyvenezer, de talán még sokkal többször nagyobb, 130 esetleg 900 millió Volt. Ilyen energiamennyiséget a Földünkön ismeretes radioaktiv folyamatokban nem észlelünk, úgy, hogy a kozmikus sugárzás olyan atomfolyamatok eredménye kell legyen, aminő a földön nem fordul elő. Nernst feltevése ezerint a világtérben vannak még az Uránnál is nehezebb atomok, amelyek igen nagy energiakicsapodás kíséretében esnek szét s küldik a kozmikus sugarakat felénk. E feltevés szerint tehát a kozmikus sugárzás éppen úgy, mint a radioaktiv jelenségek, atombomlási folyamatok eredménye. Millikan ezzel szemben azt hiszi, hogy a kozmikus sugárzás a földön ismereteknél magasabb rendű atomok építési folyamatát kiséró jelenség.


Ma még nem lehet tudni, hogy melyik elmélet jár közelebb a valósághoz s bajos világos képet alkotni a világtér e távoli energiakicserélődési folyamatairól. De minden esetre kétségtelen az, hogy a kozmikus sugárzás egy új lehetőséget nyújt számunkra, a végtelen világtér fizikájának megismerésére s ez, ha egyébként földi életünket nem is befolyásolja (ami még a távoli jövő titka), elég érdekessé teszi a kozmikus sugárzást arra, hogy vele komolyan foglalkozzunk. – g.


 


Vissza az oldal tetejére | |