Hanford, Oak Ridge, Los Alamos – Schenzingers Atom Teil 3

Ich tue mir schwer, Bücher zu lesen, die sich auf tatsächliche Ereignisse beziehen, wenn diese Ereignisse die Handlung maßgeblich begrenzen. Deswegen habe ich nie einen Pompeji-Roman gelesen. Man weiß schon vorher, dass der Vulkanausbruch alles zerstört und damit die Handlung beendet ist.

Um den dritten Teil von Schenzingers Atom habe ich mich aus ähnlichen Gründen gewunden. Der zentrale Punkt, auf den alles hinausläuft, steht fest. Andererseits: Die beiden ersten Teile waren gut, wenn auch für einen Laien wie mich nicht in jedem Detail sofort zu verstehen. Und so gebietet es die Höflichkeit, das Buch zu Ende zu lesen.

  • Das Setup

In Teil 1 wird beschrieben, wie Demokrit im antiken Athen ein Atommodell entwickelt, Professor Rutherford hat – zusammen mit vielen anderen Physikern – im Experiment ein Atommodell besätigt und weiter entwickelt. Davon handelt Teil 2. Teil 3 spielt hauptsächlich in den USA, von wo aus auch nach Berlin und nach Norwegen geschielt wird, denn die USA und Deutschland lieferten sich ein Wettrennen bei unvollkommener Information.

  • Die Geschichte

Niels Bohr und Fermi forschen in den USA, dort erreicht sie eine Nachricht von Dr. Joliot in Paris. Ihm ist es gelungen, die von Otto Hahn vermuteten Neutronen im Experiment nachzuweisen. Damit rückt die Möglichkeit einer Kettenreaktion näher. Bohr berichtet auf einem Vortrag in Princeton davon.
Allerdings ergibt sich ein neues Problem: Wenn Uran 235 beschossen wird, gibt es Neutronen ab. Diese werden von Uran 238 aufgefangen und von diesem quasi „vereinnahmt“. Um eine Kettenreaktion zu erreichen, müssen mehr Neutronen von Uran 235 abgegeben werden als von Uran 238 aufgenommen werden können. Es wird also viel Uran 235 benötigt. In natürlichem Uran ist Uran 235 aber nur spärlich enthalten.  Also muss es separiert werden. Bei den Versuchen hierzu entdeckt Bohr das neue Element Plutonium, erzählerisch schön zusammen gefaßt anläßlich eines weiteren Vortrages von Bohr an der Columbia University.

1940 richtet die Regierung in Washington auf Drängen Einsteins eine kommission ein, die sich um Mittelvergabe für die weitere Forschung kümmern soll, zunächst jedoch skeptisch ist, ob jemals konkrete Ergebnisse zustande kommen.
In weiteren Experimenten wird festgestellt, dass Plutonium die gleichen Spaltungseigenschaften besitzt wie U 235. Allerdings ist es leichter herzustellen. Dabei wird immer mal wieder über den Atlantik geschielt. Es ist bekannt, dass deutsche Wissenschaftler in Berlin-Dahlem und vor allen Dingen in Norwegen Atomforschung betreiben, aber niemand weiß, wie weit die Ergebnisse fortgeschritten sind.
Der japanische Überfall auf Pearl Harbor sorgt dafür, dass die Forschung an der Bombe mit unermeßlichen finanziellen Mitteln ausgestattet wird. Schnell gelingt es, in größerem Maße Plutonium herzustellen.
Anfang des Jahres 1943 wird in der Wüste südlich von Santa Fe ein Militärposten gebaut. In Tennesse, am Clinch-River wird ein Uranwerk gebaut, um das herum die Stadt Oak Ridge entsteht. Eine Plutoniumfabrik entsteht in Hanford im Staate Washington am Columbia River. Und in Wendover in Utah werden Piloten für einen Geheimauftrag ausgebildet. Der Posten in der Wüste heißt Los Alamos, keine Straßen führen zu ihm hin, die Post wird nach Santa Fe geschickt.
Der Krieg verdrängt die Frage, wofür die Energie verwendet werden kann, außer um Bomben zu bauen. Schnell ist klar, dass bei den Prozessen unendlich viel Energie frei wird. In Hanford geschieht das in Form von Wärme, der Columbia River wird mächtig aufgeheizt. Die Frage nach einer sinnvollen Verwendung der Energie wird jedoch wegen des Krieges nicht gestellt.

In weiteren Experimenten werden Spontanzündungen erreicht. Jedoch ist es nicht möglich, kontrollierte Zündungen zu erzeugen. Die entscheidende Idee ist es, die Kernmasse mit einem „Tamper“ zu umhüllen, einem Mantel, der die ausgworfenen Neutronen wieder in die Masse zurück schleudert, solange bis die Masse explodiert. Außerdem wird die Masse in zwei Teile zerlegt, die erst kurz vor der Zündung zusammen gesetzt werden.

Der fortschreitende Krieg zwingt Physikalische Heeresanstalt dazu, die Forschungsstätten von Berlin nach Haigerloch zu verlegen. Am 22.4.1945 beschlagnahmen amerikanische Soldaten alles.

Die Insel Tinian im Pazifik: Von dort aus werden regelmäßig Luftangriffe auf japanische Stellungen geflogen. Eine Einheit übt abgesondert und unter dem Spott aller für einen vermeintlichen Spezialauftrag. Schließlich treffen Flugzeuge und Piloten aus Wendover auf Tinian ein. Auf dem entscheidenden Flug unterhalten sich zwei Soldaten der Flugzeugbesatzung über einige philosophische Fragen.

  • ein paar Gedanken

Auch im Teil 3 ist mir die stakkatohafte Sprache Schenzingers aufgefallen, die für den 2. Teil typisch war und zu dem Wettlauf stilistisch passt. Im Vergleich zum 2.Teil hat sich nun das gesellschaftliche Klima verändert, das den Boden für die Forschungen bildet. Während zunächst der reine Erkenntnisgewinn im Vordergrund stand, ist nun der Krieg die Sache, die das ergebnis vorantreibt. Schenzingers Schreibstil passt zu dem immer schneller werdenden Wettlauf, der sich nun auf zwei Ebenen abspielt. Da ist einmal die wissenschaftliche Fragen, Uran 235 zu gewinnen oder Plutonium herzustellen wie auch mit der Frage der kontrollierten Zündung. Gleichzeitig findet der durch den Krieg getriebene Wettlauf statt.  Gegen Ende des Buches, wenn es um die erste Bombenzündung in Los Alamos geht, und das Leben der Fliegerstaffel beschrieben wird, läßt das Tempo nach. Zugleich verliert das Buch an Spannung, Die Stärke des Buches ist auf jeden Fall die Beschreibung des wissenschaftlichen Fortschritts.

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…

Athen von 2 1/2 Jahrtausenden – Revisited: Das Atommodell

Das nächste Buch, das mir in die Hand kam, heißt „Atom“. Es ist ein historischer Roman von Karl Schenzinger. Er wurde 1950 geschrieben und besteht aus drei Teilen. Diese sind in Struktur und Erzählstil zu verschieden, und so habe ich drei Beiträge daraus gemacht.

Zunächst also zu Teil 1, der im antiken Griechenland spielt, in einer Epoche, die ich schon einmal in diesem Beitrag behandelt habe.  Hier geht es speziell um die Zeit von 404 – ca. 390 v. Chr. Die Hauptperson der Handlung ist Demokrit von Abdera. Dieser Teil 1 trägt den Titel „Die Frage“.

Demokrit ist jung und Schüler des Leukippos. Er verehrt dessen Tochter Xenia. Athen wird von Kritias in tyrannischer Form regiert. Kritias hat vor den Truppen Spartas kapituliert und wird von Sparta als Regent geduldet.

Kritias ließ Demokrit verhaften. Nun sitzt Demokrit in einem Gefängnisturm über der Stadt, darf jedoch seinen Schreiber Pharkias empfangen. Er erzählt seinem Schreiber von einem Besuch in Babylon, wo der höchste Turm steht, den Menschen je gebaut haben. Auf ihm gehen Astronomen ihrer Arbeit nach.

Xenia besucht Demokrit und überredet ihn zur Flucht, weil sie Krieg befürchtet. Außerdem weiß sie, dass Kritias seine Gegenspieler (vor allen Dingen Theramenes – einen der 30 Oligarchen) aus dem Weg räumen lassen möchte. Als Demokrit die Flucht ablehnt, wendet sich Xenia dem Kritias zu. In einer Situation der Orientierungslosigkeit läßt sie sich auf eine Liaison mit ihm ein, obgleich sie ihn haßt.

Theramenes trifft Sokrates in einer Kneipe. Nach einem kurzen Dialog über die Unehrlichkeit der Politik gehen sie gemeinsam durch Athen. Von Kritias gedungene Mörder töten Theramenes auf den Stufen des Tempels. Xenia und Kritias führen den Trauerzug für den Ermordeten an. Leukippos, Xenias Vater ist von ihr enttäuscht und möchte sich umbringen, wird jedoch davon abgehalten.

Kritias besucht Demokrit in seinem Gefängnis und läßt ihn frei. Demokrit genießt seine wieder gewonnene Freiheit mit einem  Spaziergang durch Athen.

Nach langem Zaudern besucht Demokrit Xenia in ihrem Palast. Während dessen tobt die Schlacht von Munychia. Kritias fällt, womit auch Xenias Schicksal besiegelt ist. Pharkias bringt Xenia das Haupt des Kritias und erschlägt sie anschließend damit. (Anmerkung des Blogautors: Sehr bildhaft beschrieben – das Krachen höre ich jetzt noch)

Mittlerweile ist Sokrates verhaftet und zum Tode verurteilt worden. Demokrit besucht Sokrates am Tag seiner Hinrichtung. Auf dem Rückweg sinniert er. Materie ist in unvorstellbar kleine Teile geteilt, diese Atome sind ohne Eigenschaften, sind nie geworden und vergehen nie. Sie bewegen sich ständig in der Leere, die sie umgibt. Dabei bilden sie Gruppen. Diese Gruppen sind die verschiedenen Stoffe. Die Stoffe verändern sich, die Atome nicht.

Demokrit taucht für mehrere Monate ab, um weiter nachzudenken. Er stellt fest, dass alles, was er sieht, ihn immer wieder davon abhält „die Kostbarkeiten, die große Antwort auf die große Frage“ zu erkennen. In letzter Konsequenz blendet er sich mit einem Hohlspiegel. danach lebt er an einem entlegenen Ort, vermutlich in Abdera.

Dort ereilt ihn die Nachricht, dass in Athen seinen Ansichten schroff widersprochen wird. Also macht er sich nach Athen auf, um sich der Rede zu stellen.

Ein letztes – öffentliches Streitgespräch: „Ich kann teilen, immer wieder teilen.“ – „Aber wo ist das Ende?“ … „Du kannst es Logos nennen.. Der Logos ist das Atom, was unteilbar ist.“ – „Erfahren wir das Letzte nicht in uns? Kann reines Gefühl nicht mehr sein als edler Beweis?“.

Mit einem Lächeln auf dem Gesicht stirbt Demokrit.

Der Text ist eine turbulente, bunte und manchmal grausame Sittengeschichte Athens in der Zeit von ca. 410 – 390 v. Chr. Gesichert erscheinen die Daten 404 (Ermordung des Theramenes), 403 (Tod des Kritias) und 399 (Tod des Sokrates). Mit viel Handlung werden die Intrigen der griechischen Politik anschaulich dargestellt. Der Text besteht manchmal aus langen Dialogen, da mußte ich schonmal zurück blättern, um zu verstehen, wer gerade spricht. Die Erzählpassagen sind teilweise in einem schlagwortartigen Stil geschrieben, der gewöhnungsbedürftig ist. Trotzdem: Der Ansatz des Autors ist es, das gesamte Leben des Demokrit darzustellen. Und der ist gelungen.

Demokrits Leben und Wirken (was im Kern aus Denken und Reden besteht) wird in den Kontext des damaligen Athen eingebunden. Er wird geschildert als intelligenter, doch schrulliger Einzelgänger, der mit sozialen Anforderungen überfordert scheint. Der Held lebt in einem sozialen Umfeld, an dem er wenig Freude hat. Seine auf das Denken – und gerade nicht auf das Fühlen – bezogene Weltsicht setzt der Demokrit dieses Romans auch seinem Alltag um. Nach seiner Freilassung weigert er sich tagelang, Xenia zu besuchen, nach dem Tod des Sokrates taucht er monatelang ab und kommt mit noch weltabgewandteren Ansichten wieder. Der Vorgang des Blendens – ob er historisch stattgefunden hat, ist wohl strittig – macht aus Demokrit einen umnachteten Menschen. Demokrit wird als der Denker dargestellt, dessen Ansichten zwar überdauern, der als Person aber an der Wirklichkeit scheitert.

Im Gesamtgefüge des Buches (Zur Erinnerung: das Buch heißt „Atom“) ist der Text aber eher ein überlanger Prolog. Das Atommodell wird an zwei Stellen ein wenig beschrieben. Wie Demokrit auf seine Gedanken kommt, wird nicht geschildert. Auch sonst bleibt seine wissenschaftliche Arbeit im Hintergrund und das Sittengemälde der Gesellschaft ist der eigentliche Inhalt.