Rhyfeddodau'r Cread/Yr Electron a'r Proton
| ← Yr Atom | Rhyfeddodau'r Cread gan Gwilym Owen (1880 - 1940) |
Radium a'i Wersi → |
PENNOD VI
MATER—BETH YDYW?
ii. Yr Electron ar Proton
Dywedwyd eisoes fod mater o bob math wedi ei gyfansoddi o ronynnau a elwir atomau. Ceisiwyd eisoes roi i'r darllenydd syniad pa mor fychan yw'r atomau a'r nifer dirifedi sydd ohonynt hyd yn oed yn y mymryn lleiaf a ellir ei weled â'r microsgop cryfaf, ac eglurwyd nad cyrff caled di-dor yw'r atomau, ond eu bod hwythau hefyd wedi eu hadeiladu o ronynnau llai fyth, o drydan.
Y mae'n hysbys i wyddonwyr ers canrifoedd fod dau fath o drydan, a chan fod iddynt briodoleddau cyferbyn—y naill mewn un ystyr yn difodi'r llall, fel plus (+) a minus (—) mewn rhifyddiaeth—rhoddir iddynt yr enwau trydan positif (+) a thrydan negatif (—). Y mae'n rhaid cydnabod mai enwau trwsgl a lletchwith ydynt; ond fe'u defnyddir ym mhob iaith, a rhaid i ninnau ymarfer â hwy.
Nid yw'n angenrheidiol ar hyn o bryd ddweud ond ychydig iawn am briodoleddau trydan. Yr hyn sydd o ddiddordeb i ni yw gwaith Syr J. J. Thomson a'r Arglwydd Rutherford yn profi bod y ddau fath o drydan hefyd wedi eu cyfansoddi o ronynnau. Yr enw a roddir i'r gronyn lleiaf o drydan negatif yw electron ac i'r gronyn lleiaf o drydan positif, proton ac o'r ddau hyn yr adeiledir yr holl atomau. Protonau ac electronau yw'r priddfeini yn adeiladwaith holl atomau'r Greadigaeth. Nid oes yn hanes Gwyddoniaeth arbrofion mwy cywrain a phwysicach nag eiddo Thomson a Rutherford. Profant yn ddigamsyniol fod y gronynnau trydan hyn yn bod, ac fe roddant inni hefyd eu maint a'u pwysau.
Gellid traethu yn hir ar bwysigrwydd yr electronau yn ein bywyd bob dydd. Ysgogiadau a symudiadau electronau yw ffynhonnell goleuni a'r tonnau trydanol y trosglwyddir ar eu hadenydd gyngherddau ac areithiau'r B.B.C. Llif o electronau sydd yn goleuo ein tai ac yn troi olwynion masnach. Ond nid arhoswn gyda'r pethau hyn yn awr, oblegid ein gwaith yw egluro'r modd y daw'r gronynnau trydan hyn i mewn i gyfansoddiad yr atomau mater.
Fe gofia'r darllenydd inni ddweud bod yr atom bron yn anfesurol fychan. Ond y mae'r proton a'r electron yn llawer iawn llai. Cymerwn belen gron un fodfedd ar ei thraws i bortreadu'r atom lleiaf, hydrogen. Yna, dot bychan y ganfilfed ran o fodfedd ar ei draws a gymerir i bortreadu proton neu electron ar yr un raddfa, hynny yw, dot mor fychan fel na ellir ei weld â'r microsgop cryfaf. Mor bell ag y gwyddom, rhywbeth tebyg yw'r electron a'r proton o ran maintioli, er bod peth rheswm dros gredu bod y proton yn llai hyd yn oed na'r electron. Sut bynnag am hynny, dirfawr yw'r gwahaniaeth yn eu pwysau. Y mae pwysau proton yr un faint â phwysau atom hydrogen, ond y mae'r electron ddwy fil o weithiau yn ysgafnach. Hyd yn hyn, nid oes eglurhad o gwbl ar y gwahaniaeth hanfodol hwn. Y mae'n eglur fod pwysau atomau gwahanol i'w briodoli i bwysau'r protonau sydd yn eu cyfansoddi: nid yw'r electronau yn yr atomau yn ychwanegu nemor ddim at eu pwysau, er eu bod yr un mor bwysig â'r protonau yng ngwneuthuriad yr atom.
Adeiladwaith yr Atom
Yr ydym yn awr yn barod i egluro'n fwy manwl pa fodd y defnyddir y gronynnau trydan hyn i adeiladu gwahanol atomau mater. I ddechrau, credir bod gan bob atom gnewyllyn wedi ei gyfansoddi o nifer o brotonau ac electronau, y cwbl wedi eu crynhoi yn dynn wrth ei gilydd yn un corff bychan bach. Yna, yn gymharol bell oddi wrth y cnewyllyn, ceir nifer o electronau yn chwyrnellu'n gyflym a rheolaidd mewn cylchoedd o amgylch y cnewyllyn. Mewn atom cyfan ceir yr un faint o electronau ag o brotonau. Gwneir y peth yn fwy eglur trwy roi disgrifiad byr o ddau neu dri o wahanol atomau. Cymerwn yn gyntaf yr atom symlaf oll—hydrogen. Cnewyllyn atom hydrogen yw un proton, ac yna ceir un electron yn chwyrnellu mewn cylch o amgylch y proton. Yr atom nesaf o ran symlrwydd yw eiddo helium. Cnewyllyn yr atom hwn yw 4 proton a 2 electron. Yna ceir 2 electron arall yn troi mewn cylch (neu gylchoedd) o amgylch y cnewyllyn, fel dwy blaned yn troi o amgylch yr haul.
Mewn atom carbon ceir 12 proton a 6 electron yn ffurfio'r cnewyllyn, ac yna 6 electron arall fel planedau o'i gwmpas. A phan gyrhaeddir atom trwm fel eiddo haearn, ceir cnewyllyn yn gynwysedig o 55 proton a 29 electron, ac yna 26 o electronau ychwanegol yn troi mewn pedwar o wahanol gylchoedd o'i amgylch. Gwelir felly fod tebygrwydd rhwng cyfansoddiad atom a chyfansoddiad Cysawd yr Haul; y mae'r cnewyllyn yn cyfateb i'r haul, a'r electronau y tu allan i'r cnewyllyn yn cyfateb i'r planedau. Ond sylwer gymaint mwy rhyfedd a chymhleth yw adeiladwaith atom nag eiddo Cysawd yr Haul.
Sylwn yn awr ar ganlyniad diddorol i'r syniadau uchod am gyfansoddiad yr atom, sef fod cyfangorff yr atom yn wag. Cymer yr atom filwaith mwy o le na chyfanswm y gronynnau sydd yn ei gyfansoddi. Dyma ddyn yn ysgrifennu wrth fwrdd derw, trwm, caled a chadarn ddigon, ac eto gwacter ydyw bron yn gyfangwbl. Oblegid pe gellid dadansoddi'r holl atomau sydd ynddo, gan grynhoi wedyn yr holl brotonau a'r electronau yn glôs wrth ei gilydd, âi holl sylwedd y bwrdd i mewn i wniadur. Ni allwn yn ein byw osgoi'r demtasiwn i ddweud mai gwacter o wacter, gwacter yw'r cwbl! Y mae lle i gredu bod yr hyn a ddychmygwyd ynglŷn â'r bwrdd wedi digwydd yn hanes rhai o'r sêr, gyda'r canlyniad bod sylwedd y sêr hynny o ddwyster anghredadwy. Yno byddai telpyn o fater o faintioli afal yn pwyso tunelli lawer!