Paris – Montreal – Manchester – Cambridge – Berlin: Geburtsjahre der Kernphysik

Nachdem Teil 1 des Romans „Atom“ von Karl Schenzinger eine Sittengschichte des antiken Grichenland darstellte, springt das Buch für den Teil 2 in die Zeit der vorletzten Jahrhundertwende, genauer gesagt beginnt die Handlung 4 Jahre nach der Erfindung der Christbaumkugel. Die zentrale Figur der Handlung ist Ernest Rutherford. Schauplätze sind die wichtigsten Universitäten der damaligen Welt. Paris, Cambridge, Montreal, Berlin-Dahlem.  Die 10 Kapitel schildern episodenhaft die vielen Fortschritte, die in diesen Jahren in der Atomphysik gemacht wurden. Das Buch ist quasi eine Nummernrevue der Entdeckungen und Erfindungen. Oder ein Schaulaufen der Assistenten von Rutherford. In diesem Sinne:

Verehrtes Publikum

Hereinspaziert

 

Hier wackelt die Welt

  • Nummer 1

Paris: Am 18. Juni 1896 sitzt der Physiker Henri Becquerel im Dunkeln. Zufällig bemerkt er, dass ein Kristall aus Uransalz leuchtet und nicht mehr damit aufhört, und das, obwohl er (der Kristall) nicht bestrahlt wurde. Eine unbekannte Strahlung ist entdeckt. Sie wird weder geringer noch schwächer. Sie entsteht ohne plausiblen Grund. Als Quelle der Strahlung kommt nur Uranerz und Pechblende aus Sankt Joachimsthal in Frage.

Marie Curie sucht Becquerel auf, weil sie über diese Uranstrahlen promovieren möchte. Becquerel stimmt zu, nachdem er seine erste Skepsis überwunden hat. Maries Mann Pierre Curie liebt Feinmechanik und erfindet öfter mal neue und extrem feine Meßgeräte. Marie entdeckt, dass manche Elemente aktive Strahlung abgeben. Sie laugt Uranerz aus. Die Rückstände enthalten die Strahlen. Sie nennt diese Strahlung Radioaktivität. Außerdem entdeckt sie das Element Radium.

  • Nummer 2

Rutherford, gerade aus Christchurch, Neuseeland, nach Cambridge umgezogen, forscht mit den Strahlen weiter. Er entdeckt dreierlei Arten Strahlung, die er Alpha-, Beta- und Gammastrahlung nennt. Derweil bestellt Marie Curie in Sankt Joachimsthal 1 Tonne Uranerz. Überhaupt wird die Ärmste für den Rest ihres Lebens tagsüber Erz schaufeln.

Rutherford fährt nach Montreal an die McGill-Universität. Sein Assistent Owens entdeckt was Neues: die Thorium-Emanation. Sie ist ein Gas und nach 11 Stunden „verschwunden“.

  • Nummer 3

In Berlin entdeckt Max Planck das „Elementare Wirkungsquantum„. Es ist Herbst 1900. Strahlung ist nun nicht mehr kontinuierlich, sondern setzt sich aus vielen Quanten zusammen, denen jeweils eine Energiemenge innewohnt.

  •  Nummer 4

Rutherford und sein Assistent Soddy finden heraus, dass jede Emanation ein um die Zahl 4 kleineres Atomgewicht hat als das Element, von dem sie sich abgespalten hat. Weitere Experimente ergeben: Die Abspaltung ist Helium

Schließlich entdeckt Rutherford, dass die Strahlung sich in einem bestimmten Zeitraum halbiert, und zwar unabhängig vom Zustand und der Umgebung des Elements, und sich danach im gleichen Zeitraum wieder halbiert und so weiter.

  • Nummer 5

Man vermutet, dass Radiumstrahlung Krebs heilen kann. Folgerichtig entsteht eine Industrie um das Radium herum. Marie Curie steht vor einem Konflikt: Sie könnte sich die Methode zur Gewinnung von Uransalz patentieren lassen und reich werden, oder diese Methode als Wissenschaftlerin publizieren. Sie entscheidet sich für Letzteres.

Derweil erhält Rutherford – nun in Manchester – einen Assistenten namens Hans Geiger. Der erfindet ein Zählrohr für Alphateilchen. Nun kann man also die Menge der Alphateilchen messen. Außerdem erhält Rutherford noch einen Assistenten, Otto Hahn. Er forscht an der Anfangsgeschwindigkeit der Alphateilchen. Das wird später wichtig werden.

1908: Rutherford erhält den Nobelpreis.

  • Nummer 6

Rutherford schießt Alphateilchen (die sind positiv geladen) gegen Goldblättchen. Das Experiment ist berühmt. Das unerwartete Ergebnis: Einige Teilchen wurden von den Goldblättchen zurück geschleudert statt sie zu durchdringen. Die Elektronen im Atom sind negativ geladen. Also dürften sie die Alpha-Teilchen nicht abstoßen. Wenn sie sich aber abstoßen, dann gibt es im Atom auch positiv geladene Teilchen. Wenn es aber positiv geladene Teilchen gibt, dann müssen Abstände zwischen den beiden Teilchen liegen, sonst würden sie auseinanderfallen.

Weitere Experimente ergeben: Das Atom enthält nicht nur positive Protonen und negativ geladene Elektronen, sondern es müßte auch noch Neutronen enthalten, Teilchen, die Masse, aber keine elektrische Ladung enthalten. Die positiv geladenen Teilchen – Protonen – bedingen die Kernladung des Elements, aber nicht sein Gewicht. Elemente mit gleicher Ladung, aber verschiedenen Atomgewichten, heißen von nun an Isotope (isos=gleich, topos=Platz)

Rutherford erhält mal wieder einen neuen Assistenten: Niels Bohr. Er entdeckt, dass ein Atom durch Energiezufuhr in Unruhe gesetzt wird. Dann tragen die Elektronen ein höheres Mass an Energie.

  • Nummer 7

Rutherford, mittlerweile in Cambridge, experimentiert weiter. Ein Alphateilchen mit 2 Ladungen trifft auf Sauerstoff mit 7 Ladungen, schlägt ein Proton heraus, es bleibt ein Element mit 8 Ladungen übrig, das ist Stickstoff. „Der fundamentale den Satz von der Unwandelbarkeit der Elemente ist widerlegt.“

  • Nummer 8

Marie Curie muss immer noch und immer wieder Pechblende auslaugen, um daraus Radium zu gewinnen. Eine amerikanische Zeitungsbesitzerin beginnt eine Spendenaktion und schließlich überreicht US-Präsident Harding ihr das Gramm Radium. Und die Tocher Irene Curie lernt Dr. Joliot kennen. In der Sache forscht Chadwick (ein Assistent Rutherfords) daran, die bislang nur theoretisch bekannten Neutronen in Experimenten zu beweisen. Sie wären wegen ihrer neutralen Ladung ideale Objekte, um Atomkerne zu beschießen.

  • Nummer 9

Geiger und Chadwick weisen das Neutron im Experiment nach. Chadwick sucht weiter, wie er Teilchen mit weniger Ladung, aber mehr Masse und größerer Geschwindigkeit auf Atomkerne schießen kann. In der Abfolge vieler Experimente erfinden Urey und Lawrence das Zyklotron. Das ist ein Teilchenbeschleuniger, für dessen Erfindung es auch den Nobelpreis gab.

Rutherford stirbt und wird neben Newton beigesetzt.

  • Nummer 10

Otto Hahn beschießt einen Urankern mit Neutronen. Es entstehen Barium, Krypton sowie 10 neue Neutronen. Joliot beweist Hahns Entdeckung im Experiment.

Für mich – als bis dato von Kernphysik Ahnungsloser – war es schwer zu lesen. Das hat natürlich damit zu tun, dass mir der Kern der Materie (war’n Witz) völlig fremd war. Aber gerade deswegen wollte ich um jeden Preis durch. Und natürlich mußte ich meinen eigenen Zugang dazu finden.

Die Personen und deren Entwicklung sind in Teil 2 Nebensache. War in Teil 1 noch Demokrit und sein Atommodell erzählerisch in den Trubel des lebendig geschilderten Athen eingebunden, liegt im Teil 2 der Schwerpunkt darauf, die wissenschaftlichen Fakten darzustellen. Dieser Teil erscheint wie ein in essayistischem Stil verfasstes Sachbuch. Schlag auf Schlag wird entdeckt, erfunden, expermientiert, entwickelt, geforscht, publiziert, vorgetragen. Entweder wird etwas Neues entdeckt, oder es werden Apparate erfunden, mit deren Hilfe weitere Entdeckungen möglich sind. In jedem Kapitel wird die Erforschung des Innenleben der Atome um mindestens einen Schritt voran gebracht. Jede Entdeckung ist in eine Geschichte verpackt, in der die Wissenschaftler ihr Handeln im Dialog erläutern. Das immerhin erscheint mir nach dreimaligem Lesen verstehbarer als zuvor.
..if your standards are not too high…

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2 Gedanken zu “Paris – Montreal – Manchester – Cambridge – Berlin: Geburtsjahre der Kernphysik

  1. Danke Leo
    für das überaus interessante Weihnachtsgeschenk.
    Ich hatte das ausserordentliche Glück, über 30 Jahre in der Branche zu arbeiten und wurde erst noch bezahlt dafür.
    Eigentlich sollte das Buch Pflichtlektüre für Berufspolitiker sein.
    Wie gefährlich Kernenergie ist, zeigte sich an Madame Curies Gemahl.
    Er starb bereits mit 47 Jahren. Er wurde von einer Strassenbahn überfahren!
    Mit den besten Wünschen für viele interessante Geschichten 2013
    Low

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  2. Hallo Low, danke für Deinen Kommentar. Er freut mich umso mehr, als Du „vom Fach“ bist. Tatsächlich handelt es sich um eine Disziplin, über die jeder redet, aber kaum einer dabei den Eindruck hinterläßt, als wisse er etwas.
    Der Unfall von Pierre Curie wird im Buch geschildert. Demnach weicht er einer Droschke aus und wird von einem entgegenkommenden Pferd überrannt. Ob das Pferd eine Straßenbahn zog, geht nicht daraus hervor.- Aber es ist ja Fiction.
    Darüberhinaus muss man sich aber auch vor Augen halten, dass alle Protagonisten des Buches mittlerweile verstorben sind.
    Beste Wünsche für 2013 und Grüße ins Land des Lächelns. Leo

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