hósdagur 18. mars 2010síða 24

24 Nr. 54 - 18. mars 2010 Gamow og Alpher rokna kjarnasamruna í Big-Bang Georgiy Antonovich Gamov, 1904-1968, sum var ættaður úr Odessa, var navn- framur atomgranskari og kjarnagransk- ari. Er serliga kendur fyri arbeiði sítt viðvíkjandi Big-Bang ástøðinum og fyri fólksligu skriving sína um trupul alisfrøðilig evni. Myndin vísir Robert Herman vinstrumegin og Ralph Alpher høgrumegin. Herman var komin upp í samstarvið millum Gamow og Alpher. Í miðjuni ein (Cointreau) fløska við Ylem. Hetta var heitið, Gamow hevði sett á frumsuppuna av elektronum, protonum og nevtronum. Í ylem-tokuni mynd av skemtaranum Gamow. Pól Jespersen Altjóða stjørnufrøðiár 37 Ukreinski alisfrøðingurin Gamow, sum eina tíð hevur lisið hjá sjálvum Friedman í Leningrad, rýmir saman við konu síni úr Sovjetsamveldinum í 1933. Eftir hetta starvast hann í USA. Í marksetandi grein frá 1948 vísa hann og næmingur hansara Ralph Alpher, at tað við Big-Bang ástøðinum sum grundarlag ber til at skilja tað býtið, sum er ímillum hydrogen og helium, og hví hesi bæði lættastu grundevnini eru megin- parturin av øllum tilfari (grund- evnum) í alheiminum Tá ið granskarar við spektroskopiskum amboðum høvdu fingið skil á grund- evnabýtinum í rúmdini, varð greitt, at kosmiska grundevnabýtið er heilt øðrvísi enn í tilfari, sum t.d. himmal- knøttir og vit menniskjum eru gjørd úr, sí talvuna. Grundevni Lutfalslig atomtøl Hydrogen Helium Oxygen Carbon Øll onnur 10.000 1.000 6 1 < 1 Talvan skal skiljast soleiðis, at fyri hvørji 10.000 hydrogenatom eru um leið 1.000 heliumatom, 6 oxygenatom, 1 carbonatom og av øllum øðrum grund- evnum minni enn 1 atom! Verður roknað eftir nøgd, verður tað til, at um leið tríggir fjórðingar eru hydrogen, um ein fjórðingur er helium og eitt sløð av øðrum evnum. Stóri spurningurin var nú, hvussu tað kundi bera til, at grundevnabýtið var so serstakt. Hví er nógv mest til, 99,9 % roknað eftir atomtali, av teimum báðum lættastu og einfaldastu grundevnunum. Við nútíðar eftirklókskapi kunnu vit kanska siga, at hetta boðar eyðsýnt frá einari kosmiskari skapanartilgongd. Grundevnagerð í stjørnunum Fyrstur at rokna við kjarnatilgongdum í stjørnunum var Friedrich Georg Houtermans, 1903-1966. Hann og bretin Robert Atkinson viðgera í 1929 fusiónstilgongdir í stjørnunum. Stóri spurningurin um hetta mundið er, um umstøður munnu vera í stjørnunum til fusiónstilgongdir. Er tættleikin nóg stórur og er hitin nóg høgur? Tað veit eingin enn við vissu. Seinni taka Hans A. Bethe og aðrir táttin upp, og tá ið komið er til 1940, eru granskarar ikki í iva. Stjørnurnar fáa orku til vega við fusiónstilgongdum, sum gera hydrogen um til helium. Hvussu tungu grundevnini verða til í stjørnunum, hava vísindini ikki um hetta mundið enn fingið skil á. Tað verður ikki fyrr enn í 1950´ár- unum. George Gamow Sovjetiski, amerikanski alisfrøðingurin Gamow, 1904-1968, var ættaður úr Odessa í Ukreina. Av lyndi var hann ein íspegil. Stundum var skemt hansara reiðiliga grovt. Tað var helst ein av orsøkunum, at hesin maðurin, sum saman við øðrum á reint ástøðiligum grundarlagi gjørdi eina ta ótrúligastu forsøgn (um kosmisku baksýnisgeisl- ingina, sjálva eftirglóðina eftir Big- Bang), sum seinni varð eftirvíst við eygleiðingum, ikki altíð fekk ta viður- kenning, sum hann hevði uppiborið. Tíðliga vísti hann áhuga fyri náttúru- vísindunum. Pápin hevði givið honum eitt lítið mikroskop, sum hann brúkti dúgliga at kanna ymiskt. Einaferð, Gamow hevði verið til altars, goymdi hann altarbreyðið og altarvínið í kjálk- anum, meðan hann rann heim at kanna hetta tilfarið í mikroskopinum, um tað kundi verða umbroytt til Kristi likam og blóð. Hann sá ongan mun á hesum tilfarinum og vanligum breyði og víni. Gamow segði seinni, at hann helt, at tað var henda royndin, sum gjørdi hann til vísindamann. Eina aðra ferð skapti hann øsing við at siga, at bústaður Guds mundi vera 9,5 ljósár burturi. Frágreiðingin skuldi vera, at tá ið kríggið millum Japan og Russland byrjaði í 1904 heittu kirkjurnar á fólk um at biðja fyri, at Japan varð lagt í oyði. Bønir og vreiði Guds gingu sambært Gamow ætlandi við ljósferð, og ikki fyrr enn í 1923 var Kanto-jarðskjálvtin í Japan! Gamow lesur fyrst í Odessa. Í 1923 fer hann til Leningrad at lesa hjá Friedmann. Har man hann hava fingið góðan kosmologiskan íblástur. Skjótt hevur gávuríki maðurin úr Odessa vunnið sær navn sum ein av heimsins fremstu atomkjarnagranskarum. Men honum leiðist við royndirnar hjá sovjetstatinum at blanda politikk upp í vísindini. Hann kann als ikki góðtaka, at staturin skal siga vísindunum, hvat ið er rætt. Hjá Gamow og konuni, Lyubov Vokhminzeva, sum eisini er alisfrøðing- ur, búnast ein ætlan um at rýma úr Sovjet. Í 1932 gera tey eina heldur øra roynd at rógva um Svartahav í kajakk. Eisini ein onnur roynd at fara úr Murmansk til Noregs miseydnast. Í 1933 verður Gamow boðin at taka lut á Solvay-fundi fyri alisfrøðingar í Brüssel. Hann fær við tógvið stríð skipað so fyri, at konan skal sleppa við sum skrivari. Tá eydnast teimum at rýma. Eftir hetta heldur hann fyrilestrar í París og í London, og frá 1934 til 1956 er hann professari við George Washinton University í Washington DC. Í 1940 fær hann ríkisborgararætt í USA, og frá 1956 er hann knýttur at University of Colorado í Boulder. Kjarnasamruni eftir Big-Bang Belgiski presturin Lemaître hevði í- myndað sær alheimsbyrjanina sum eitt frumatom, sum gekk sundur. Kanska í onkrari tilgongd, sum líktist geisla- virknum tilgongdum, har ið tungir óstøðugir kjarnar fara sundur í smærri kjarnar og lata frá sær orku. Lemaître hevði einki uppskot um, hvussu hydrogen kundi verða til helium í Big- Bang. Gamow dámdi ikki hetta hugskotið um eina fissiónsbyrjan, tí hevði gongdin verið soleiðis, skuldi heimurin verið fullur í miðaltungum kjarnum. Var tað ikki natúrligari at ímynda sær eina byrjan bara við hydrogen, við tað at hetta grundevnið roknað eftir atomtali framvegis var um 90 % av øllum tilfari? Gamow granskar fusiónstilgongdirnar í stjørnunum og skilur, at hóast stjørn- urnar fáa sína orku úr fusiónstilgongdum, sum gera hydrogen um til helium, so er hetta ikki orsøkin, at fjórðingurin av øllum tilfari eftir nøgd er helium, t.d. í sólini. Stundir hava rætt og slætt ikki verið til at gera alt tað helium, sum sólin hevur í sær. Meginparturin av tí helium, sum er í sólini, hevur longu verið til taks, tá ið sólin varð til! Kanska stavaði heliuminnihaldið í alheiminum frá fusiónstilgongdum í sjálvari Big Bang hendingini? Fyrst í 1940-árunum fer Gamow av álvara undir ætlan sína at fáa greiði á tí, sum hendi eftir Big-Bang. Hann stendur heldur einsamallur við síni verkætlan. Næstan allir teir fremstu atomgranskararnir í vesturheiminum eru farnir til Los Alamos at fáa til vega eina atombumbu. Sjálvur er hann í hesum sambandi settur á svartalista, tí hann hevur verið yvirmaður í reyða herinum. Hóast hann bara hevur undir- víst russiskum hermonnum í alisfrøði og hóast eingin ivi er um politiska samhuga hansara, verður hann mettur at vera ein trygdarvandi. Gamow hugsar sær fyrst filmin spældan aftureftir. Tá ið alheimurin víðkast, hevur hann verið tættari fyrr, og heitari. Tættleiki og hiti hava kanska einaferð verið soleiðis, at bara teir ein- faldastu atompartiklarnir hava verið til, protonir, nevtronir og elektronir. Sum heimurin víðkaðist og hitin fall, kunnu seinni hava verið umstøður fyri kjarnasamruna. Gamow setir sær fyri at vita, hvat ið kann koma úr einari slíkari frumsuppu, sum víðkast og kólnar. Skjótt verður honum greitt, at uppgávan er ómetaliga viðfevnd, tí umstøðurnar broytast alla tíðina, hitin fellur, tættleikin minkar og partikkulsamansetingin broytist. Krøvini til støddfrøðiligan kunnleika eru stór. Hóast Gamow er millum fremstu alisfrøðingar, er støddfrøði ikki tað, hann er stinnastur í. Og rokniamboð eru ikki til taks sum nú á døgum. Í 1945 fær hann ta hjálp, honum tørvar. Hin ungi Ralph Asher Alpher, 1921-2007, ætlar at vinna sær doktara- heiti undir leiðslu Gamows. Alpher er stinnur í støddfrøði og hevur gott eyga fyri smálutum. Gamow setir hann at rokna Big-Bang kjarnasamruna, sum sambært Gamow bara kann fara fram í einum ávísum hitaglugga og einum tíðarglugga. At byrja við er ov heitt, at protonir og nevtronir kunnu koma saman. Seinni er hitin passaligur, og seinni aftur er hitin ov lágur. Tíðar- treytin kemst av, at nevtronir eru óstøðugar, sita tær ikki í einum kjarna. Gera tær ikki tað, fána tær til protonir og elektronir, og hetta gongur skjótt fyri seg, tí helvtartíðin er bara um leið 10 minuttir. Tað merkir, at talið á fríum nevtronum minkar til helvtar eftir hvørjar 10 minuttir. Ukreinski lærumeistarin og dugnaligi næmingur hansara fáa til vega nýggjastu vitanina um atomheimin og stríðast við útrokningarnar. Trý ar seinni eru teir komnir á mál. Úrslitið hjá teimum er, at tá ið kjarnasamrunin í Big-Bang er av, er gjørdur ein heliumkjarni fyri um leið hvørjar 10 hydrogenkjarnar og at 99,9% av øllum tilfari í alheim- inum eru tey bæði grundevnini hydrogen og helium, júst sum kanningarnar vísa. Spurningurin um tey tungu grundevnini er framvegis óloystur. Greinin við úrslitunum hjá teimum báðum Alpher og Gamow varð send Physical Review. Útgávudagurin var settur at vera 1. apríl í 1948. Kanska var tað tað, sum fekk Gamow at gera skemt burturúr. Fyri at fáa nøvnini á rithøvundunum at sampakka við fyrstu tríggjar stavirnar í grikska stavraðnum, alfa, beta og gamma, skrivaði hann eisini vinmannin Hans Bethe sum rithøvund. Bethe hevði annars einki havt við hetta arbeiðið at gera. Soleiðis bar tað til, at rit- høvundarnir til hesa marksetandi grein stóðu at vera Alpher, Bethe og Gamow. Tað varð sjálvandi kastað Gamow og Alpher fyri, at grundevnabýtið, sum teir høvdu roknað, var kent frammanundan. Hevði borið til at grundað onkra forsøgn á Big-Bang ástøðið um eitthvørt, sum eingin visti um, høvdu teir sjálvandi staðið sterkari. Upp í samstarvið ímillum Gamow og Alpher var nú komin amerikanski vísindamaðurin Robert Herman, 1914- 1997. Alpher og Herman skriva í 1949 eina grein, har teir koma við einari ótrúligari forsøgn. Tá ið atomkjarnarnir vórðu gjørdir fáar minuttir eftir Big- Bang, vóru í alheiminum hydrogen- kjarnar, heliumkjarnar og leysar elektron- ir. Hitin var framvegis milliónir stig, so hugsingur var ikki um, at elektronirnar kundu binda seg at kjarnunum. Til tað var alt ov heitt. Umframt partiklarnar vóru eisini fotonir, t.e. elektromagnetisk geisling. Geislingin hevði tó ikki frítt at fara, tí fotonirnar samvirkaðu alla tíðina við leysu elektronirnar. Hetta broytist tó, tá ið eini 380.000 ár eru farin. Tá er hitin fallin so mikið, at elektronirnar kunnu binda seg at kjarn- unum at gera nevtral atom. Eftir tað hevur geislingin frítt at fara. Geislahitin er um hetta mundið um 3000 K. Nú fer geislingin sína leið í alheiminum, sum alsamt víðkast, geislingin kólnar og myrkur legst um alheimin, sum verður gjøgnumskygdur. Henda geisl- ingin, siga Herman og Alpher, er í allar ævir dømd at vera til staðar í al- heiminum. Teir rokna, at geislaleivdin nú vegna víðkanina eigur at hava hitan 5 K, t.e., hon eigur at vera til skjals í rúmdini sum mikrobylgjur. Í fleiri ár royna teir tríggir Gamow, Alpher og Herman til at fáa granskarar, sum hava skil fyri slíkum, at mála hesa geisling, men teir tala fyri deyvum oyrum, og í 1953 endar samstarvið teirra millum.