Hver var Þorbjörn Sigurgeirsson og fyrir hvað er hann þekktastur?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver var Þorbjörn Sigurgeirsson og fyrir hvað er hann þekktastur?
Þorbjörn Sigurgeirsson fæddist á Orrastöðum í Torfalækjarhreppi í Austur-Húnavatnssýslu 19. júní 1917. Hann lést í Reykjavík af völdum hjartabilunar hinn 24. mars 1988.

Þorbjörn gekk í farskóla eins og þá var títt í sveitum en fór síðan í Menntaskólann á Akureyri. Hann lauk þaðan stúdentsprófi árið 1937 með frábærum vitnisburði (Páll Theodórsson, 1989, bls. 9-10). Hann hélt síðan til náms í eðlisfræði við Hafnarháskóla. Sex árum síðar, árið 1943, lauk hann magistersprófi, sem var svipað því sem nú heitir meistarapróf eða MS. Þá stóð seinni heimsstyrjöldin sem hæst og Þjóðverjar höfðu hernumið Danmörku en Þorbjörn komst yfir til Svíþjóðar. Hann kom því ekki heim fyrr en vorið 1945.

Nokkrum mánuðum síðar hélt hann til Bandaríkjanna til framhaldsnáms. Upphaflega stóð til að hann kynnti sér eðlisfræði lífs (e. biophysics) með tiltekin verkefni hér á landi í huga, en hann söðlaði um og hóf nám og rannsóknir á sviði geimgeisla sem voru þá ofarlega á baugi, bæði í tilraunaeðlisfræði og kennilegri eðlisfræði.

Eðlisfræðingar voru á þessum árum að átta sig á eðli þeirra krafta sem halda kjarnaeindunum (nucleons; róteindir og nifteindir) saman í atómkjörnunum. Þetta eru sterkustu kraftar sem við þekkjum milli öreinda og viðfangsefnið því bæði mikilvægt og áhugavert. Árið 1934 hafði Japaninn Hideki Yukawa (1907-1981) leitt rök að því að sérstakar öreindir bæru kjarnakraftana milli eindanna í kjarnanum, á svipaðan hátt og ljóseindin ber rafsegulkrafta milli einda sem hafa rafhleðslu eða segulmagn. Þessar nýju eindir Yukawas voru síðar nefndar miðeindir (e. mesons) vegna þess að þær eru á milli rafeinda og kjarnaeinda í massa.

Eindir sem virtust geta fallið að þessum hugmyndum Yukawas fundust svo í geimgeislum árið 1937. Þorbjörn hóf nákvæmar mælingar á meðalævi þessara einda ásamt K. Alan Yamakawa og lauk þeim árið 1947. Þeir birtu tvær greinar um mælingarnar í viðurkenndum tímaritum 1947 og 1949 (Þorbjörn og Yamakawa, 1949). Greinarnar vöktu athygli og áttu sinn þátt í að sýna fram á að þessar „miðeindir“ stóðu ekki undir nafni; þær gátu ekki gegnt því hlutverki sem miðeindum var ætlað samkvæmt hugmyndum Yukawas. Skömmu síðar fundu menn svo réttu miðeindirnar sem nefnast nú á dögum π-miðeindir eða píeindir (e. π-mesons eða pions). Hinar eindirnar, sem fundust árið 1937, nefnast hins vegar μ-eindir (e. muons) og eru ekki taldar til eiginlegra miðeinda. (Um þessa sögu sjá nánar hjá Pais, 1986, bls. 426-436).

Þorbjörn gat sér góðan orðstír með rannsóknum sínum, bæði meðal eðlisfræðinga í Danmörku þegar hann var þar, og einnig í Bandaríkjunum. Honum hefðu staðið margar dyr opnar þar ef hann hefði viljað ílendast þar. En það hafði hann hins vegar aldrei hugsað sér þó að atvinnuhorfur eðlisfræðings hér á landi væru ekki góðar á þessum tíma. Hann sneri aftur heim árið 1947 og fékk í fyrstu aðeins íhlaupavinnu á borð við stundakennslu við Menntaskólann í Reykjavík og við Verkfræðideild Háskóla Íslands. Hann innleiddi meðal annars verklega kennslu í eðlisfræði í Verkfræðideildinni, og átti þannig sinn þátt í að færa menntun íslenskra verkfræðinga til nútímahorfs.

Þorbjörn sá fljótt í hendi sér að víða var frjór en óplægður akur fyrir beitingu eðlisfræði við jarðfræðileg fyrirbæri hér á landi, en slík verkefni teljast nú á dögum til jarðeðlisfræði. Meðal annars gerði Þorbjörn merkar rannsóknir á hverum sem Trausti Einarsson (1907-1984) hafði einnig kannað með sínum aðferðum. Þorbjörn þróaði til dæmis aðferðir til að mæla hita í Geysi og komast þannig nær skýringum á hegðun hversins.

Eldgosið í Heklu, sem hófst í mars 1947, markar að ýmsu leyti tímamót í sögu íslenskra eldfjallarannsókna, enda hafði svo sýnilegt gos þá ekki orðið í nær 30 ár og nú var í landinu dágóður hópur vísindamanna sem gerði rannsóknir á gosinu allt frá byrjun. Menn vissu vel á þessum tíma að geislavirk efni eru inni í jörðinni og ráða úrslitum um varmaorkuna sem streymir frá iðrum jarðar með eldgosum og jarðhita. Því lá beint við að ætla að efnin sem kæmu upp í eldgosum væru geislavirk. Þorbjörn hafði einmitt smíðað sér tæki í Bandaríkjunum til að mæla geislavirkni og nú braust hann með þau upp á Heklu. Er skemmst frá því að segja að gosefnin reyndust ekki geislavirk og þessar athuganir Þorbjörns urðu því ekki „frægar“ þó að þær hafi auðvitað haft áhrif á þróun þekkingarinnar á þessum tíma. En þarna ruddi Þorbjörn brautina fyrir mælingar á samsætuhlutföllum, til dæmis í vatni, sem hafa verið gildur þáttur í íslenskum eðlis- og jarðvísindum frá því á síðari hluta 20. aldar.

Eldgosið í Heklu árið 1947 markaði að ýmsu leyti tímamót í sögu íslenskra eldfjallarannsókna.

Rannsóknaráð ríkisins hafði verið stofnað árið 1940. Steinþór Sigurðsson (1904-1947) forstöðumaður þess lét lífið í hörmulegu slysi í Heklugosinu 1947 og tók Þorbjörn Sigurgeirsson við starfinu árið 1949. Hann hafði nokkurt svigrúm til rannsóknastarfa jafnframt stjórnunarstörfum og beindust rannsóknir hans nú í sífellt ríkari mæli að jarðeðlisfræði.

Seint á árinu 1951 fékk Þorbjörn hins vegar boð um að starfa í eitt ár með hópi eðlisfræðinga í Kaupmannahöfn að rannsóknum á háorkueðlisfræði (e. high energy physics), öðru nafni öreindafræði (e. elementary particle physics). Eðlisfræðingar í ýmsum Evrópulöndum voru á þessum tíma að vinna að því að koma á fót Kjarnfræðastofnun Evrópu í Genf í Sviss (CERN) en hún er nú ein allra öflugasta rannsóknastofnun í heimi. Þorbjörn þáði þetta boð starfsbræðra sinna og dvaldist í Danmörku í eitt ár við þessi störf. Eitt helsta verkefni hans var að rannsaka hvernig ætti að haga segulsviði í hröðlum til þess að halda mjög orkumiklum öreindum á réttri braut og beina þeim síðan að skotmarki. Þetta tókst honum með ágætum og hann gat sér enn og aftur góðan orðstír meðal eðlisfræðinga (sjá Þorbjörn, 1955, og tilvísanir þar).

Í þessari Hafnardvöl beindist hugur Þorbjörns einnig að öðru viðfangsefni. Áhugi vísindamanna á segulsviði jarðar fór vaxandi um þessar mundir, bæði af því að menn vildu skilja orsakir þess og auk þess reyndist það frjótt viðfangsefni í þeirri endurskoðun á heimsmynd jarðfræðinnar sem landrekskenning þýska veðurfræðingsins Alfreds Wegeners (1880-1930) leiddi af sér áður en lauk. Rannsóknirnar sem Þorbjörn hóf í Kaupmannahöfn tóku síðar talsvert af áhuga hans og orku því að hann kortlagði á næstu áratugum segulsviðið á Íslandi en aðrir héldu þeim mælingum áfram út fyrir landið, til dæmis á Reykjaneshryggnum. Þorbjörn beitti mikilli elju og hugkvæmni við þessar mælingar og hafði meðal annars sjálfur forystu um hönnun mikilvægustu tækjanna (Leó Kristjánsson, 2007). Einnig átti hann ásamt Trausta Einarssyni frumkvæðið að skipulegum mælingum á segulmögnun í íslensku bergi. Þessar mælingar reyndust í samhljómi við svipaðar mælingar annars staðar og leiddu ásamt öðru í ljós hvernig Atlantshafshryggurinn hefur myndast með landreki sem hefur tekið hundruð milljóna ára. Um leið urðu hugmyndir manna um myndun Íslands og jarðsögu smám saman fyllri og skýrari.

Á þessum sömu árum upp úr 1950 tóku risaveldi þess tíma, Bandaríkin og Sovétríkin, að gera sívaxandi tilraunir með kjarnorkuvopn. Í þess konar tilraunum myndast mikið af geislavirkum efnum sem fara upp í háloftin með sprengjustróknum og berast þaðan um allt norðurhvel jarðar (ef sprengt er norðan miðbaugs, en annars um suðurhvelið). Brýnt var fyrir mannkynið allt að menn fylgdust sem best með þessum efnum, hversu mikið væri af þeim og hvernig magnið breyttist, og gerðu þannig kleift að meta áhrif efnanna sem voru að miklu leyti óþekkt fyrirfram.

Tímamót urðu í þessum málum með ráðstefnu um nýtingu kjarnorkunnar á vegum Sameinuðu þjóðanna í Genf árið 1955. Í framhaldi af henni var Kjarnfræðanefnd Íslands stofnuð árið 1956 til að fylgjast með gangi mála af hálfu Íslands, og var Þorbjörn formaður hennar. Þetta leiddi síðan til þess að Eðlisfræðistofnun Háskólans var sett á laggirnar árið 1957 og jafnframt stofnuð prófessorsstaða í eðlisfræði sem Þorbjörn var ráðinn í. Einnig var gert ráð fyrir stöðu sérfræðings við stofnunina og Páll Theodórsson (1928-) ráðinn í hana. Eðlisfræðistofnun rann síðan inn í Raunvísindastofnun þegar hún var sett á laggirnar árið 1966. Hér gildir sannarlega að mjór er mikils vísir því að segja má að þarna hafi iðkun raunvísinda við Háskóla Íslands hafist fyrir alvöru, en hún stendur nú með blóma eins og kunnugt er.

Árið 1963 hófst eldgos í hafinu suður af Vestmannaeyjum þar sem nú er Surtsey. Þorbjörn fylgdist grannt með gosinu og fór oft út í eyna eftir að hún reis úr sjó. Hann beitti sér fyrir því að þung vatnsdæla var sett á land í eynni til að athuga hvort kæling með vatnsdælingu mundi hafa áhrif á hraunrennslið. „Til hvers?“ munu margir spyrja; var eyjan ekki auðnin ein þannig að engu skipti hvar hraunið rynni? En sem betur fer hugsa ekki allir menn eins.

Menn reyndu hvað þeir gátu að stöðva hraunrennslið í eldgosinu í Heimaey árið 1973. Þá komu tilraunir Þorbjörns í Surtsey að góðum notum.

Í janúar 1973 hófst svo gos á Heimaey þar sem nú er Eldfell. Mörg hús fóru undir hraun í byrjun gossins og þegar frá leið ógnaði hraunrennslið Vestmannaeyjahöfn, lífæð byggðarinnar. Þorbjörn hugsaði þá til reynslu sinnar frá Surtsey og lagði til að reynt yrði að stýra hrauninu með því að dæla á það sjó. Risavaxnar dælur voru fengnar til verksins frá útlöndum og sjó dælt án afláts til að bægja hrauninu frá höfninni. Það tókst eins og margir vita og má meðal annars finna rækilegar skýrslur um þetta ævintýri á vefsetri Bandarísku jarðvísindastofnunarinnar (US Geological Survey; Williams, 1997).

Þorbjörn Sigurgeirsson var fjölhæfur vísindamaður, jafnvígur á tækjasmíð og flókna kennilega útreikninga, fjarlægar furður nútíma eðlisfræði og jarðbundna hraunkælingu. Hann lét sér einnig annt um að kynna fræðigrein sína fyrir almenningi og skapa þannig stuðning við raunvísindaiðkun í landinu. Síðast en ekki síst var hann merkilegur leiðtogi sem hafði bæði lag á að fá fólk til starfa með sér og var um leið glöggur á hverjir ættu að taka við hinum ýmsu keflum sem hann skilaði frá sér. Þannig hefur hann á margan hátt haft mikil áhrif á þróun íslenskra raunvísinda eftir sinn dag.

Heimildir og lesefni:

• CERN. “1954: Foundations for European science.” Sótt 19.4.2011.
• Leó Kristjánsson, 2007. Þorbjörn Sigurgeirsson (1917-1988): Stutt yfirlit um vísindastörf. Sótt 19.4.2011.
• Pais, Abraham, 1986. Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World. Oxford: Clarendon Press.
• Páll Theodórsson, 1989. „Þorbjörn Sigurgeirsson.“ Andvari, Nýr flokkur, 31, 5-61.
• Williams, Richard S., Jr. (ritstj.), 1997. “Lava-Cooling Operations During the 1973 Eruption of Eldfell Volcano, Heimaey, Vestmannaeyjar, Iceland.” U.S. Geological Survey Open-File Report 97-724. (Tvær þýddar greinar, önnur eftir Þorbjörn Sigurgeirsson og hin eftir Valdimar K. Jónsson og Matthías Matthíasson).
• Þorbjörn Sigurgeirsson, 1955. “Focussing in a synchrotron with periodic field: Perturbation treatment.” CERN 55-14, Theoretical study. Sótt 19.04.2011.
• Þorbjörn Sigurgeirsson og K. Alan Yamakawa, 1949. “Electron Emitting Power of Stopped Mesons.” Review of Modern Physics 21, 124–132.
• Þorsteinn I. Sigfússon (ritstj.), 1977. Í hlutarins eðli: Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor. Reykjavík: Menningarsjóður. (Nokkrar greinar í bókinni fjalla beint eða óbeint um Þorbjörn).

Myndir:

• Mynd af Þorbirni: Tekin af Sigurgeiri Jónassyni í Vestmannaeyjum árið 1973. Sjá: http://www.raunvis.hi.is/~leo/Thorbjorn89.pdf.
• Mynd af Heklu og eldgosinu í Heimaey: Mats: Íslandsmyndasafn © Mats Wibe Lund. Sótt 19.4.2011.

...