Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über dio 



Fortschritte auf dem (xesamtgebiete der Naturwissenschaften. 



XVIIL Jahrg. 



8. Januar 1903. 



Nr. 2. 



Die Ursache und Natur der Radioaktivität 



nach den Untersuchungen von E. Rutherford 



und F. Soddy. 



Von Privatdozent Dr. J. Stark (Göttingen). 

 (Fortsetzung.) 



Vor dem Bericht über die Resultate Ruther- 

 fords und Soddys sind noch einige theoretische 

 Fragen zu beantworten und zweifelnde Einwände 

 zurückzuweisen. 



Fassen wir die chemischen Atome als zusammen- 

 gesetzte Gebilde auf, schreiben ihnen allen Atom- 

 energie zu und betrachten die Radioaktivität als 

 energetische Erscheinungsform einer geradläufigen 

 Umwandlung, so müssen wir allen chemischen Ele- 

 menten, ausgenommen das Bezugselement, die Eigen- 

 schaft der Radioaktivität zugestehen. Indes ist vou 

 Element zu Element die Atomenergie verschieden 

 groß und demnach auch die Intensität der radio- 

 aktiven Strahlung; außerdem aber ist auch die Sta- 

 bilität der verschiedenen Elemente verschieden groß; 

 bei dem Atom des einen Elementes mag ein geringer 

 Anstoß von außen genügen, um seine Bestandteile 

 in eine Lage zu bringen, in welcher sie sich spontan 

 voneinander trennen und eine neue stabile Gleich- 

 gewichtsanordnung aufsuchen, bei einem anderen 

 Element mag die Stabilität oder „Bruchfestigkeit" 

 größer sein. In hervorragendem Grade werden nur 

 einige Elemente radioaktiv sein, ähnlich wie von den 

 Felsblöcken, die auf einem Abhang ruhen, nur einige 

 eine so günstige Lage und ein so großes Gewicht be- 

 sitzen mögen, daß sie durch einen geringfügigen An- 

 stoß ins Rollen kommen und in der Tiefe eine neue 

 Gleichgewichtslage aufsuchen. Die uns bekannten 

 radioaktiven Elemente Radium (225), Thor (232) und 

 Uran (240) haben die größten Atomgewichte, die wir 

 kennen. Sollte dies mehr als Zufall sein? Oder sollte 

 entsprechend ihrem hohen Atomgewicht auch ihre 

 Atomenergie groß und ihre Stabilität klein sein? 



Ferner ist zu beachten, daß sich gleichzeitig 

 nicht alle Atome eines radioaktiven Elementes in der 

 Umwandlung A-X befinden, sondern nur ein sehr 

 kleiner Bruchteil. Unter Aktivitätskoeffizient « ua sei 

 verstanden das Verhältnis der momentan in der Um- 

 wandlung A-X begriffenen Atome zu der Gesamtzahl 

 der vorhandenen umwandlungsfähigen Atome; Aktivi- 

 tätskoeffizient « xa ist das Verhältnis der in der Um- 

 wandlung- X-Y begriffenen Atome zur Gesamtzahl, 

 Aktivitätskoeffizient « yx das Verhältnis der in der 



Umwandlung X-Y begriffenen Atome zur momen- 

 tanen Zahl der Atome X. Die Koeffizienten « ua und 

 « xa besitzen sehr kleine Werte; einen Begriff von 

 ihrer Größenordnung erhalten wir auf folgende Weise. 

 Wie oben dargelegt wurde, ist die in 1 Sek. sich um- 

 wandelnde radioaktive Stoffmenge wahrscheinlich viel 

 kleiner als 3 . 10 — 18 g; angenommen, sie erfolge an 1 g 

 umwandlungsfähiger Atome, so sind a ua und a xa 

 kleiner als 3 . 10 -18 . Der Aktivitätskoeffizient « xy 

 dagegen ist, wie die Erfahrung zeigt, viel größer; die 

 Umwandlung X-Y, bezogen auf die Zahl der Atome X, 

 verläuft nämlich ziemlich schnell. 



Gegen die Annahme einer geradläufigen Umwand- 

 lung chemischer Atome mag folgender Einwand er- 

 hoben werden: Wenn sich chemische Elemente um- 

 wandeln können , dann müßte dies in den Jahr- 

 tausenden des Erdalters längst geschehen sein. Dieser 

 Einwand ist genau von derselben Art wie folgender 

 Schluß: Wenn von der Sonne beständig geradläufig 

 Wärme ausgestrahlt wird, so muß sie heute voll- 

 ständig kalt sein, da sie bereits viele Jahrtausende 

 alt ist. Da die Menge der in der menschlichen Zeit- 

 einheit sich wirklich umwandelnden Atome sehr klein 

 ist im Vergleich zu der umwaudlungsfähigen Menge, so 

 kann sich die ganze Reaktion auf eine sehr lange Zeit 

 ausdehnen. Angenommen, von 1 g radioaktiver Atome 



verwandele sich in einem Tage 



365 



10" 



'g, so 



würde das ganze Gramm umwandlungsfähiger Atome 

 erst nach 10 18 Jahren vollständig umgewandelt sein. 

 Übrigens dürfte es mehr als ein Zufall sein, daß die 

 bis jetzt bekannten radioaktiven Elemente nur in 

 kleiner Menge auf der Erde vorkommen; andere 

 radioaktive Elemente sind vielleicht bereits in der 

 Tat ausgestorben. 



Indes nach Feststellung der Kleinheit der in Um- 

 wandlung begriffenen Atommenge wird von energe- 

 tischer Seite ein zunächst schwerwiegender Einwand 

 erhoben werden. Von einer Probe radioaktiver Sub- 

 stanz wurden in einem Tage 10 7 Erg in gewisser 

 Form ausgestrahlt (H. Becquerel); angenommen, 

 diese Energiemenge rühre von der Umwandlung von 

 10 — 18 g radioaktiver Atome her, so erscheint die bei 

 dieser Reaktion frei werdende Energiemenge riesig 

 groß im Verhältnis zu der in die Reaktion einge- 

 tretenen Stoffmenge. Dies widerspricht der Größen- 

 ordnung der bei den gewöhnlichen chemischen Reak- 

 tionen für die Gewichtseinheit in Umsatz gelangenden 



