Изворни код странице Виктор Франц Хес

{{Инфокутија Научник
| име =Виктор Франц Хес
| слика = Hess.jpg
| датум_рођења ={{Датум рођења|1883|6|24}}
| место_рођења =Шлос Валдстајн, Пегау
| држава_рођења =[[Аустроугарска]]
| датум_смрти ={{Датум смрти|1964|12|17|1883|6|24}}
| место_смрти =[[Маунт Вернон (Њујорк)|Маунт Вернон]], [[Њујорк]]
| држава_смрти =[[Сједињене Америчке Државе|САД]]
| познат_по =откриће [[космички зраци|космичких зрака]]
| награде=[[Нобелова награда за физику]] (1936)
| поље = физика
}}
[[Датотека:Hessballon.jpg|мини|десно|300px|В. Ф. Хес (у средини) се спрема за лет [[балон]]ом.]]
[[Датотека:HafelekarSteinkeApperatus.JPG|мини|десно|300px|Оригинална апаратура ([[јонизациона комора]]) коју је В. Ф. Хес користио за откривање [[Космички зраци|космичких зрака]].]]
[[Датотека:HessKol.jpg|мини|десно|300px|[[Космички зраци]]: повећање [[јонизација|јонизације]] с [[надморска висина|надморском висином]] коју је мерио В. Ф. Хес 1912. и Колхерстер 1913. и 1914.]]
[[Датотека:Cloud chamber bionerd.jpg|мини|десно|300px|[[Маглена комора]] с видљивим линијама [[Јонизирајуће зрачење|јонизирајућег зрачења]] (кратке, дебеле: [[алфа-честица|алфа-честице]]; дуге, танке: [[бета-честица|бета-честице]]).]]
[[Датотека:AirShower.svg|мини|десно|300px|Након што уђу у [[Земљина атмосфера|Земљину атмосферу]], [[Космичко зрачење|космичке честице]] се сударају с [[молекул]]има, углавном [[азот]]ом и [[кисеоник]]ом, стварајући слапове мањих честица, што се зове још пљусак [[Елементарна честица|елементарних честица]].]]
[[Датотека:PositronDiscovery.jpg|мини|десно|300px|Прва икад направљена слика [[позитрон]]а.]]

'''Виктор Франц Хес''' ({{јез-енгл|Victor Franz Hess}}, [[24. јун]] [[1883]]. – [[17. децембар]] [[1964]]) био је аустријско-амерички физичар који је добио [[Нобелова награда за физику|Нобелову награду за физику]] 1936. године за "за откриће [[Космички зраци|космичких зрака]]".<ref>{{Cite news|url=https://www.nytimes.com/1964/12/19/archives/victor-f-hess-physicist-dies-shared-the-nobel-prize-in-1936-was.html|title=Victor F. Hess, Physicist, Dies; Shared the Nobel Prize in 1936; Was Early Experimenter on Conductivity of Air—Taught at Fordham Till 1958|accessdate=21. 11. 2018|language=en}}</ref> [[доктор (титула)|Докторат]] стекао 1906. у [[Универзитет у Грацу|Грацу]], где је био [[професор]] од 1920. Од 1911. проучавао [[Јонизација|јонизацију]] [[ваздух]]а, за коју се веровало да потиче од [[Радиоактивност|радиоактивних честица]] распршених по [[тло|тлу]] и [[атмосфера|атмосфери]]. [[Мерење|Мерењима]] помоћу [[балон]]а с [[електроскоп]]има 1912. показао да је [[зрачење]] знатно јаче на већим [[Надморска висина|висинама]]. Доказао је постојање зрачења ванземаљског порекла (које је [[Robert Andrews Millikan|Р. А. Миликен]] 1925. назвао [[Космичко зрачење|космичким зрачењем]]). Све до увођења [[убрзивач честица|убрзивача честица]] космичко је зрачење било једини начин откривања нових [[Елементарна честица|елементарних честица]], као што је то био случај с [[позитрон]]ом, који је открио [[Carl David Anderson|Ц. Д. Андерсон]]. Хес је с њиме поделио [[Нобелова награда за физику|Нобелову награду за физику]] 1936. Пре [[Хитлер]]овог припојења [[Аустрија|Аустрије]] Хес је отишао у [[Швајцарска|Швајцарску]], потом у [[САД]], где је 1944. добио америчко држављанство. Након Другог светског рата мерио [[радиоактивност]] произведену [[Нуклеарно оружје|нуклеарним експериментима]], којима се оштро противио.<ref>'''Hess, Victor Francis''', [http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?ID=25271] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.</ref>

== Животопис ==

Виктор је рођен је [[24. јун]]а [[1883]]. у [[дворац Валдстајн|дворцу Валдстајн]] као син Винзенса Хеса, шумара принца Öтинген-Валерстајна, и Серафине Едле фон Гросбауер-Валдстат.

Од [[1901]]. до [[1905]]. био је преддипломац на [[Универзитет у Грацу|Универзитету у Грацу]]. Затим је наставио своје студије те је [[1910]]. стекао свој [[Доктор (титула)|докторат]]. Од тада па до [[1920]]. радио у Институту за проучавање радија на Бечкој академији наука, а [[1921]]. одлази у [[САД]] где неко време радио у [[Њу Џерзи]]ју и [[Вашингтон]]у. Године [[1923]]. враћа се у Аустрију где добија посао на матичном универзитету, а [[1925]]. постаје редовни професор експерименталне физике у Грацу. Године [[1931]]. постаје професор и управник Института за [[Радиологија|радиологију]] при [[Универзитет у Инзбруку|Универзитету у Инзбруку]].

Године [[1936]], [[Шведска краљевска академија наука|Шведска академија]] му је уручила [[Нобелова награда за физику|Нобелову награду за физику]] ''за откриће [[Космичко зрачење|космичке радијације]]''. Хес је те зраке открио пуно раније, у раздобљу од [[1911]]. до [[1913]], а његово је откриће [[1925]]. потврдио амерички нобеловац [[Robert Andrews Millikan|Р. А. Миликан]]. Миликан је дао име тим зракама. Главни закључак Хесовог рада, издатог у часопису ''Поступци Аустријске академије наука'', био је тај да се количина радијације са земље смањује до неких 1 [[километар]] висине, док се, због продора зрачења из свемира, изнад те висине количина зрачења поново повећава. Ту тезу Хес је [[експеримент]]има доказивао низом летова на различитим висинама у периоду од [[1911]]. до [[1912]]. (највећа висина била је 5,3 километара од Земљине површине). Ти летови су били изузетно ризични.

Године [[1938]]. поново одлази у САД са својом супругом [[Јудаизам|Жидовком]], како би побегао од [[Нацизам|нацизма]]. Исте године постаје професор на Универзитету Фордхам, а држављанство добива [[1944]]. Године [[1956]]. отишао је у пенyију. Умро је 8 година касније, 17. 12. [[1964]]. у месту [[Маунт Вернон (Њујорк)|Маунт Вернон]] у савезној држави [[Неw Yорк (савезна држава)|Њујорк]].

== Космички зраци ==
{{Главни|Космички зраци}}

Године 1900. опазио је [[Charles Thomson Rees Wilson|Ч. Т. Р. Вилсон]] да и у најбоље [[изолација|изолираним]] посудама [[ваздух]] постаје [[електрични проводник]]. Ако се стави у посуду [[електроскоп]], [[електрични напон]] између листића електроскопа помало опада. [[Електрична струја]], која тече ваздухом, повезана је с непрестаном производњом [[електрични набој|електрично набијених]] [[јон]]а. Та појава била је тумачена тако да [[радиоактивност|радиоактивне материје]] у ваздуху и земљи шаљу продорне зраке, који цепају [[молекул]]е ваздуха на јоне и чине га проводником. Године 1907. [[Ernest Rutherford|Е. Рудерфорд]] и Кук су заиста у ваздуху нашли радиоактивне материје, што је ишло у прилог хипотезе о земаљском пореклу зрака, које јонизују ваздух. Количине радиоактивних материја у ваздуху биле су премалене да би објасниле сву јачину [[јонизација|јонизације]], те се стога морало претпоставити да продорни зраци имају главни извор у земљи.

Међутим, неке су друге чињенице говориле против хипотезе о земаљском пореклу нових зрака. Тако је [[Јачина зрачења|јачина]] (интензитет) зрака иста над морском површином и копном, иако вода садржи незнатну количину радиоактивних материја. Нов подстицај за испитивање нових зрака дао је Гокелов налаз из 1910. да се на висини од 4 000 над морем још увек опажају зраци, који снажно јонизују. Године 1912. и 1913. пуштао је В. Ф. Хес балоне с апаратима за мерење јонизације на висини 5 000 -{m}- над морем и јасно утврдио да јонизација додуше опада у првих неколико стотина метара, али након тога јачина зрака расте кад се балон подиже у висину. Хесов налаз потврдила су врло систематска испитивања Кохлхерстера од 1914. до 1919. Он је измерио да је [[јонизација]] на висини од 9 000 -{m}- над морем 10 пута већа неголи над површином земље. У затвореној посуди зраци производе на висини од 9 000 -{m}- 100 пара [[јон]]а по -{cm}-<sup>3</sup> и секунди, док над морском површином свега 10 пара јона по -{cm}-<sup>3</sup>. Од тога је при морској површини 8 јонских парова произведено радиоактивним материјама, и тај удео опада при кретању увис. Порекло зрака, који изазивају јонизацију, не може бити [[Земља]]. Ти зраци, како је тврдио Хес, долазе из свемира. Отада су названи висинским или космичким зрацима.

О природи космичких зрака настале су одмах различите [[хипотеза|хипотезе]]. Многи су их сматрали [[Електромагнетско зрачење|електромагнетским таласима]] изузетно малих [[таласна дужина|таласних дужина]]. Преокрет је наступио кад је 1927. Скобељцин открио у космичким зрацима [[електрон]]е. [[Вилсонова комора]] се може опколити тако дебелим плочама [[Олово|олова]] да кроз њих могу продрети само космички зраци. У Вилсоновој комори опажају се електрони који јуре с големим [[брзина]]ма. [[Енергија|Енергије]] електрона у космичким зрацима много пута су веће од енергије брзих електрона [[Бета-честица|бета-зрака]]. Њихове брзине сасвим се приближавају [[брзина светлости|брзини светлости]]. Број [[честица]] у космичким зрацима није врло велик. У једном минуту просечно падне једна честица на 1 -{cm}-<sup>2</sup> морске површине.

[[Импулс силе]] [[електрични набој|електрично наелектрисане]] [[честица|честице]] може се мерити тако да се њена стаза у [[Вилсонова комора|Вилсоновој комори]] свине јаким [[магнет]]ом. Између импулса честице -{''p''}-, [[полупречник]]а њене стазе -{''r''}- и [[магнетско поље|магнетског поља]] -{''H''}- постоји однос:

:<math> p = \frac{e}{c} \cdot r \cdot H </math>

За тако брзе честице може се занемарити енергија садржана у маси мировања, те између енергије и импулса постоји једноставан линеарни однос:

:<math> E = c \cdot \sqrt{m^2 \cdot c^2 + p^2} \approx c \cdot p </math>

Мерењем полупречника стазе честице директно даје импулс, а по том односу и енергију. Скобељцин је опазио честице с енергијом преко 15 000 000 -{[[eV]]}-. [[Патрик Блекет]] је измерио енергије преко 20 000 -{MeV}-. Просечна вредност импулса честица на морској површини износи 3 000 -{MeV/c}-.

Испитивање космичких зрака довело је и до открића [[позитрон]]а. У космичким зрацима има једнако много позитрона као и електрона. Та симетрија позитивног и негативног набоја сасвим је непозната у нашим нормалним земаљским приликама. Додуше, касније су позитрони опажени и код вештачко произведених [[Бета распад|бета-радиоактивних конверзија]], али они не долазе као градивни материјал наше земаљске материје. У космичким зрацима позитронима припада исто значење као и електронима; штавише, они нешто мало претежу над бројем електрона.

Поред електрона и позитрона опажају се у космичким зракама и [[електромагнетни таласи]] врло кратке [[таласна дужина|таласне дужине]]. Те таласне дужине могу бити хиљаду пута мање од таласних дужина [[Гама-честица|гама-зрака]] [[радиоактивност|радиоактивних материја]].

Кад брзи [[електрон]]и и [[позитрон]]и пролазе кроз [[атмосфера|атмосферу]], они делују на атоме атмосфере својим [[Кулонов закон|електричним силама]]. [[Атомско језгро|Атомска језгра]] су тако тешка, тако да практично остају у мировању. Насупрот томе, лаки електрони у атомима добијају велика [[убрзање|убрзања]] и отргну се од својих атомских језгара. Уздуж својих стаза електрично наелектрисане честице велике енергије остављају големо мноштво јона. Просечно брзи електрон губи енергију око 32 -{eV}- да би произвео један јон. Брза наелектрисана честица произведе у ваздуху на [[Стандардни притисак и температура|нормалној температури и притиску]] на путу од 1 -{cm}- око 80 јонских парова. Губитак енергије брзог електрона износи на путу од 1&nbsp;cm:

:<math> 80 \cdot 32\,\, \mbox{eV} = 2 560\,\, \mbox{eV} </math>

Кад би [[атмосфера]] имала константну [[густина|густину]] као уз површину Земље, она би дала слој висок 8 -{km}-. Брзи електрон, који прође кроз читаву атмосферу, изгуби због јонизације енергију:

:<math> 2\,560 \cdot 800\,000\,\, \mbox{eV} = 2 \cdot 10^9\,\, \mbox{eV} </math>

Електрон који прође читаву атмосферу, морао би имати најмање енергију око 2 000 -{MeV}-. Стварно се та доња граница мора узети да је још и већа, јер електрон губи енергију и другим процесима.

Кад брзи електрон космичких зрака дође сасвим близу неком електрону молекула ваздуха, он га снажно одбацује напред. Уз првобитни електрон постоје и секундарни. Секундарни електрон опет даље изазива јонизацију. Тотална хонизација зрака узрокована је дакле примарним, секундарним, терцијарним електронима. Раније дати број од 80 јона на 1 -{cm}-<sup>2</sup> односи се на тоталну јонизацију.

Јонизација значи трајни и постепени губитак енергије космичких зрака. Она изазива постепену апсорпцију космичких зрака. Кад би јонизација била једини чинилац, јачина (интензитет) космичких зрака непрекидно би растао с порастом висине. Међутим, експериментима се опажа, да космички зраци досежу највећу јачину на 17 -{km}-. На тој висини јачина космичких зрака је отприлике 40 пута већа него над морском површином. Даље на висини јачина космичких зрака опада, док на највећим висинама не остане на константној свемирској вредности.

У космичким зрацима налази се увек приличан број брзих [[протон]]а и [[неутрон]]а. Њихов број расте кад са порастом висине, као што расте и број електрона и позитрона. Број неутрона знатно превладава над бројем протона. То је јасно кад се има у виду да неутрони немају [[електрични набој|електричног набоја]], те их атмосфера слабо упија (апсорбује). Неутрони као и главни део протона, који се опажају у нижим слојевима атмосфере, нису примарне честице космичких зрака. Космички зраци у пролазу кроз атмосферу разбијају атомска језгра и при том повуку са собом све њихове честице. Такво разбијање атомског језгра космичком честицом може се видети у Вилсоновој комори. Од места где је честица космичких зрака ударила о језгро излазе стазе, од којих неке сигурно припадају протонима.

Врло важну методу за опажање космичких зрака и нуклеарних разбијања представља [[фотографска емулзија]], у којој брзи јони или наелектрисане честице остављају трагове. Плоча с таквом посебном фотографском емулзијом изложи се деловању космичких зрака. Блау и Вамбачер нашли су на фотографској плочи, коју су дуго држали изложену космичким зрацима, мноштво „звезда". Свака звезда састоји се од више стаза честица које су избачене при разбијању атомског језгра. Међу њима јасно се могу распознати протони, [[Алфа-честица|алфа-честице]] и тежа језгра. Честица космичких зрака, која изазива експлозиван распад, мора имати енергију око 1 000 -{MeV}-. Према досадашњем испитивању врло је вероватно да звезде претежно изазивају неутралне честице. Број звезда расте с порастом надморске висине. Овај раст је паралелан с растом броја неутрона и то потврђује претпоставку да су неутрони космичких зрака главни узрок појаве звезда.

У космичким зрацима се опажају врло сложене појаве. Те појаве су од големог значаја за физику, јер се ти процеси одвијају с големим променама енергије и тиме чине основе експеримента за [[Теорија релативности|релативистичку теорију]]. Неке од основних појава космичких зрака потпуно су објашњене, за неке је теорија још несигурна. То, што се опажа на Земљи помоћу наших [[апарат]]а, нису примарни космички зраци, него резултат низа претворби кроз које су космички зрацу прошли на путу кроз атмосферу. Постепено испитивање космичких зрака у све већим висинама и могуће преношење на врх атмосфере објасњавају природу овог загонетног зрачења које вековима, без престанка, прониче свемирски простор.

За питање о природи примарних космичких зрака важан је Клејев налаз из 1930. да јачина космичких зрака зависи од [[Земљописна ширина|земљописне ширине]]. Космичке зраци су снажнији на половима него на [[екватор]]у. Мењање јачине посебно је знатно од екватора до 50° земљописне ширине. Даље према полу остаје космичко зрачење готово константно. Овај ширински учинак постаје много знатнији кад се космички зраци мере на већим висинама. Релативна разлика у јачини космичких зрака на екватору и полу износи на морској површини 1/10, а на висини 4 000 -{m}- над морем 1/3, а на још већим висинама и до 8/10. Већ раније је [[Хорст Лудвиг Штермер|Х. Л. Штермер]] протумачио [[Поларна светлост|поларну светлост]], тачно прорачунао што се догађа, кад хомогене зраке електрона падају из свемира на Земљу. Земља је магнет и она свија стазе електрично набијених честица. Због тога електрони претежно падају на појас око полова. Штермеров прорачун даје за зависност јачина електронских зрака од земљописне ширине исту слику каква се опажа код космичких зрака. Тај резултат врло уверљиво говори у прилог тези да су примарни космички зраци, који долазе из свемирских дубина, састављени од електрично набијених честица. Наравно, на основу овог земљописног учинка космичких зрака не може се одлучити да ли се космички зраци примарно састоје од електрона, позитрона или протона. [[Геомагнетна олуја|Геомагнетски учинак]] и мерења на великим висинама показују да су енергије примарних космичких честица распоређене по [[Статистика|статистичком закону]]. Број првобитних честица с енергијом између -{''E''}- и -{''E'' + d''E''}- дат је једноставном функцијом:

:<math> \mbox{d} n = \frac{A}{E \cdot y + 1} \cdot \mbox{d} E </math>

где је: -{''A''}- - константа, ''γ'' - је отприлике 1,5. Према томе се сматра да овај спектар вреди неограничено према највећим енергијама, према Блакету чак за енергију преко 10<sup>9</sup> -{MeV}-, док има доњу границу код -{''E<sub>min</sub>'' = 2 000 MeV}-. На основу горњег спектра добија се за просечну енергију космичких зрака вредност 6 000 -{МеВ}-, што се добро слаже с другим опажањима.

Космички зраци падају са свих страна на Земљу. Распоред јачина по смјеровима може се подесно испитивати помоћу 2 или 3 бројача, који су поређани на једном правцу, а реагују само онда ако честица прође кроз све њих. Јачина космичких зрака, наравно, највећа је у нормалном смеру, јер то даје најкраћи пут кроз атмосферу. Узмимо од смера нормале једнаки угао према западу или истоку. [[Bruno Rossi|Б. Роси]] је 1931. опазио да јачина космичких зрака са запада претеже над јачином космичких зрака с истока. Овај „западни ветар” указује на то да примарне честице космичких зрака морају бити позитивно наелектрисане или барем мора бити више позитивних од негативних.

У складу с данас познатим чињеницама и теоријским предоџбама стоји хипотеза да се примарни космички зраци састоје претежно од [[протон]]а с енергијом 6 000 -{M[[eV]]}-. Мерења извршена 1948. на врло великим висинама показала су да у примарним зрацима има још лаких и тешких атомских језгара. Могуће је такође да се налази још примарно мали постотак електрона и позитрона.<ref>[[Ivan Supek]]: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.</ref>

== Публикације ==
{{Литература}}
* {{cite book | last=Hess | first=Victor F. | title=The Electrical Conductivity of the Atmosphere and Its Causes | url=https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.163894 | date=1928 | publisher=Constable & Company | oclc=1900377}}
{{Литература крај}}

== Референце ==
{{reflist|}}

== Спољашње везе ==
{{Commonscat|Victor Franz Hess}}
* {{Nobelprize}} Biography and Nobel lecture

{{Нобелова награда за физику}}
{{Нормативна контрола}}

{{СОРТИРАЊЕ:Хес, Виктор Франц}}
[[Категорија:Рођени 1883.]]
[[Категорија:Умрли 1964.]]
[[Категорија:Аустријски физичари]]
[[Категорија:Амерички физичари]]
[[Категорија:Нобеловци за физику]]
[[Категорија:Амерички нобеловци]]
[[Категорија:Аустријски нобеловци]]