Welsh Journals

Search over 450 titles and 1.2 million pages

Darganfod ac Astudio Pelydrad Cosmig GARETH D. HUMPHREYS Brodor o Ferndaleyn y Rhondda yw Gareth D. Humphreys ond mae car- irefei rieni yn Wrecsam bellach. Aeth i Ysgol Gyfun Rhydfelen ac yna i Goleg Prifysgol Cymru, Aberystwyth i astudio Ffiseg, Mathemateg Bur a Chymhwysol. Graddioddyn y Ffisegym 1986 ac ar hyn o bryd mae 'n dilyn cwrs hyfforddi athrawon. Darganfyddiad Ym 1 900 dangosodd arbrofion C. T. R. Wilson yn Lloegr ac Elster a Geitel yn yr Almaen fod yr awyr nesaf at wyneb y ddaear bob amser wedi'i ïonei- ddio i raddau. Ym 1 903, gwelodd Rutherford a Cooke a McLennan a Burton hwythau, fod ïonei- ddiad yr awyr mewn llestr caeëdig yn lleihau wrth i'r llestr gael ei amgylchu â thariannau o blwm. Credid fod yr ïoneiddiad hwn i'w briodoli i belyd- rau'r nwy radon yn yr atmosffer a deunydd ymbelydrol yng nghramen y ddaear. Awgrymodd rhai arbrofwyr, gan gynnwys Wilson, bosibil- rwydd bodolaeth pelydrad ïoneiddiedig a darddai o ffynhonnell y tu hwnt i wyneb y ddaear. Er mwyn darganfod a oedd y pelydrad all- ddaearol yma'n bodoli o gwbl, gwnaethpwyd arbrofion i fesur y golled fechan gan electromedr a weithredwyd oddi ar uchder helaeth. Ym 1909, gwnaeth Wulf y cyfryw fesuriadau ar frig Twr Eiffel ym Mharis. Yn ystod y ddwy flynedd canlynol, esgynnodd Gockel i uchderau o 2,500m, 2,800m a 4,000m mewn balwn. Ar 4,000m o uchder cafwyd cynnydd bychan yn yr ioneiddiad. Nawr os oedd cyfrwng yr ïoneiddiad yn belydrau y a darddai o'r ddaear, dylid fod wedi canfod lleihad sylweddol yn yr ïoneiddiad. Ym 1912 esgynnodd Hess ddeng waith mewn balwn i uchderau o 5,400m. Gan iddo ddef- nyddio offerynnau mwy sensitif nag eiddo Goc- kel, casglodd Hess fod lleihad bychan mewn ïoneiddiad yn y 1,OOOm cyntaf, ond ar ôl hynny cynyddai'r ioneiddiad yn sylweddol nes iddo, ar uchder o 5,000m feddu ar gryfder llawer mwy na'r hyn a brofwyd ar lefel y môr. Casglodd Hess fod ei arsylwadau yn profi tu hwnt i bob amheu- aeth, fodolaeth pelydrad ïoneiddiedig o darddiad all-ddaearol ac iddo nerth treiddiol helaeth o'i gymharu ag unrhyw belydrad arall y gwyddid amdano yn y cyfnod. Ar y cyfryw uchderau, byddai unrhyw belydrad o'r ddaear ei hun wedi ei amsugno yn gyfangwbl gan atmosffer y ddaear. Ystyrir Hess felly fel darganfyddwr pelydrau cos- mig, er iddo ef eu galw'n Höhenstrahlung. Cyflwynwyd yr ymadrodd Cosmic Rays gan Millikan a Cameron ym 1925. Y Gydran Feddal a'r Gydran Galed O 1926 i 1928 cyflawnodd Millikan a Cameron gyfres o arbrofion ar allu pelydrau cosmig i dreiddio dwr. Gollyngwyd electromedr llinynnol sensitif wedi ei selio i amryfal ddyfnderoedd mewn dau lyn yng Nghali- fornia; Llyn Arrowhead (uchder 1,650m) a Llyn Gem (uchder 2,794m). Dewiswyd y llynnoedd hyn, a gyflen- wir gan eira oherwydd eu bod, i bob pwrpas yn rhydd o ymbelydredd. Dangosodd darlleniadau cerrynt yr ïoneiddiad o'i gyfosod â dyfnder yr electromedr mewn dwr fod y cerrynt yn lleihau'n gyflym yn ystod y medr cyntaf, yn cyfateb i gyfernod cymharol uchel o amsug- niad, ac yna yn lleihau yn arafach, yn cyfateb i gyfer- nod isel o amsugniad. Os oedd y pelydrau yn unegnïol (monoenergetic) disgwylid i gyfernod amsugniad dwr fod yn gyson. Casglwyd fod pelydrad cosmig a gyr- haeddai'r ddaear yn cynnwys dwy brif gydran o bwerau treiddiol pur wahanol; y naill yn gydran feddal a'r llall yn gydran galed. Mae mesuriadau treiddiad pelydrau cosmig drwy ddefnydd amsugnol solet wedi'u gwneud gan sawl ymchwilydd. Dangosir gallu treiddiol rhyfeddol y mwyaf egnïol o'r pelydrau hyn mewn arbrofion a gyn- helir mewn pyllau dwfn. Gellir canfod pelydrau cos- mig hyd at ddyfnderoedd o 600m o dan wyneb y ddaear dyfnder a gyfetyb i dreiddiad trwy 1,000m o ddwr! Ni all arbrofion yn y labordy ar amsugniad o belyd- rau cosmig, efelychu'r astudiaethau o dreiddiad eith- afol a gynhelir mewn pyllau a llynnoedd. Hyd yn oed os defnyddir digon o ddeunydd amsugnol uchel ei mas atomig megis plwm neu aur, byddai angen sawl medr ohono i amsugno'r cydranau caled iawn. Fodd bynnag mae'n arwyddocaol fod tua 50 y cant o'r holl belydrad cosmig ar lefel y môr yn cael ei amsugno gan drwch o 0.1 m o blwm tra bo 50 y cant o'r gweddill yn gallu croesi mwy na 1 m o blwm. Gelwir y pelydrau cosmig a amsug- nir gan yO.lmo blwm yn gydran feddal a'r pelydrau mwy treiddiol yn gydran galed. Dosbarthiad bras ond buddiol ydyw. Mae amsugniad yr atmosffer i gyd yn gyfartal â 1m o blwm neu 10.3m o ddwr; byddai hyn yn hen ddigon i amsugno'r gydran feddal os oedd iddi darddiad all- ddaearol. Mae'n rhaid inni gasglu, felly, fod i'r gydran feddal fan tarddiad o fewn yr atmosffer. Cyn ystyried tarddiad y gydran feddal rhaid meddu gwybodaeth am electronau a photonau yn ogystal â chyflwyno gronyn newydd, yr electron positif neu'r positron.