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keit vielseitiger Verwendung dieses einen Organs 
: geht, wer vermag es heute auch nur zu erraten? 
Die neueren Vorstellungen von der 
Struktur der Atome!), 
Von Dr. Kasimir Fajans, Karlsruhe i. B. 
_ Die Untersuchungen der letzten zwanzig Jahre 
über das Wesen der neu entdeckten Strahlenarten 
und das Verhalten, das sie bei ihrem Durchgang 
durch Materie zeigen, haben außerordentlich wich- 
tige Aufschlüsse über eines der interessantesten 
Probleme der Physik und Chemie — die Struktur 
der Atome der chemischen Elemente — geliefert. 
Bekanntlich faßt man die Teilchen der Katho- 
denstrahlen, die Elektronen, auf als die weiter 
 unteilbaren Atome freier negativer Elektrizität mit 
einer Ladung von 1,59 . 10-° E. M. E.?) der Elek- 
trizitätsmenge und einer Masse, die nur zirka !/ısoo 
der des Wasserstoffatoms beträgt. Diese Masse der 
Elektronen denkt man sich als nur von ihrer Ladung 
-herriihrend. Es muß bemerkt werden, daß ein elek- 
 trisch geladenes Teilchen eine größere Masse haben 
muß als das gleiche ungeladene Teilchen, denn beim 
geladenen gehört zur Erzeugung derselben Beschleu- 
nigung eine größere Kraft als beim ungeladenen; 
bei seiner Bewegung entsteht nämlich im äußeren 
Raum ein magnetisches Feld, dessen Energie ja 
nur auf Kosten der Arbeitsleistung der Kraft er- 
zeugt werden kann. Es zeigt sich, daß diese Ver- 
größerung der Masse eines als Kugel vom Radius a 
gedachten Teilchens, das eine Ladung e trägt, 
2 .e? ; 4 
ae Die spezielle Annahme, 
die man bei den Elektronen macht, ist, daß man 
ihre ganze Masse als von der Ladung herriihrend 
ansieht, d. h., daß sie nur eine sog. elektromagne- 
tische Masse besitzen. Aus der obigen Formel läßt 
sich auf Grund dieser Auffassung der Radius der 
_ kugelförmig, gedachten Elektronen berechnen zu 
eee = 1,78. 107 1,59. 10- = 1,9. 10-13 ems) 
am : 
gleich ist m = 

während der Radius der Atome zu zirka 10-8 cm 
angenommen wird. 
Wenn diese kleinen Elektronen, als Kathoden- 
oder ß-Strahlen, große Geschwindigkeiten besitzen, 
haben sie die Fähigkeit größere Dicken von Ma- 
terie zu durchqueren. Sie teilen diese Eigenschaft 
1) Bearbeitet nach dem zweiten Teil der am 17. De- 
zember 1912 an der Techn. Hochschule Karlsruhe i. B. 
gehaltenen Habilitationsvorlesung. Vgl. Verhandl. des 
Naturwissenschaftlichen Vereins in Karlsruhe. 
' 2) Die elektromagnetische Einheit (E. M. E.) der 
Elektrizitätsmenge ist gleich 10 Coulomb oder 3 X 10! 
elektrostatische Einheiten der Elektrizitätsmenge. 
3) 1,78X 10° E. M. E. ist der Wert des Verhältnisses 
e . 
der Ladung zur Masse (.) der Elektronen. 
WL 
Fajans: Die neueren Vorstellungen von der Struktur der Atome. 237 
mit den Röntgen- und y-Strahlen und auch mit den 
a-Strahlen der radioaktiven Substanzen, die sehr 
schnell bewegte positiv. geladene Heliumatome dar- 
stellen, und man ist bei der Deutung dieser Er- 
scheinungen zu der Annahme gelangt, daß diese 
Strahlen bei ihrem Durchgang durch die Materie 
nicht nur in den freien Räumen zwischen den 
Atomen sich bewegen, sondern durch die Atome 
selbst zu fliegen imstande sind!). 
Man konnte deshalb hoffen von ihrem Verhalten 
innerhalb der Atome Aufschlüsse über die Struktur 
dieser selbst zu erhalten. 
Nun zeigten die eingehenden Forschungen, daß 
von einem Schwarm von Kathodenstrahlteilchen es 
durchaus nicht allen gelingt ungehindert eine ge- 
gebene noch so dünne Materieschicht zu durchdrin- 
gen. Ein Teil von ihnen wird aufgehalten oder, 
wie man sagt, absorbiert, ein anderer von ihrer ge- 
'adlinigen Bahn abgelenkt oder, wie man sagt, zer- 
streut. Untersucht man nun genauer, wie sich ver- 
schiedene Substanzen in bezug auf diese ihre Wir- 
kung verhalten, so findet man, wie P. Lenard?) zu- 
erst gezeigt hat, ein äußerst einfaches Gesetz: gleiche 
Gewiehtsmengen der verschiedensten Substanzen 
von verdünntem gasförmigem Wasserstoff bis zu 
metallischem Gold zeigen in erster Annäherung 
gleiche absorbierende oder zerstreuende Wirkung 
auf die Kathodenstrahlen. 
Die Wirkung gleicher Zahl von Atomen, und des- 
halb auch eines Atoms der verschiedenen Elemente, 
ist also ungefähr proportional dem Atomgewichte. 
Dieses von Lenard gefundene Gesetz zeigte deutlich, 
daß dasjenige, was in der Materie auf die Kathoden- 
strahlen, wirkt, in den verschiedenen Atomen in 
Quantitäten vorhanden ist, die proportional dem 
Atomgewichte sind. Was wirkt nun in den Atomen 
auf die Kathodenstrahlteilchen ein? Ein solches 
Teilchen stellt ja eine freie negative elektrische 
Ladung vor. Auf die Bewegung einer solchen können 
aber nur elektrische und magnetische Kraftfelder 
einen Einfluß haben. Da aber ein magnetisches 
Feld auf bewegte Elektrizität zurückzuführen ist, 
muß man schließen, daß ein nach außen neutrales 
Atom in seinem Innern elektrische Ladungen und. 
zwischen ihnen elektrische Felder enthalten mul). 
Aus dem besprochenen Verhalten der verschiedenen 
Atome gegenüber den Kathodenstrahlen wird man 
auch gleich schließen können, daß diese Felder und 
Ladungen bei schwereren Atomen stärker sein 
werden als bei denen von kleinerem Gewicht. 
Wie soll man sich nun diese innerhalb eines 
Atoms vom Radius 10- em eingelagerten elek- 
trischen Felder denken? Was sind die negativen 
und positiven Ladungen, zwischen denen die Kraft- 
linien des Feldes laufen? Dies waren nun und 
sind es auch jetzt noch die wichtigsten Fragen, die 
die Erforschung des Atombaues zu lösen hatte. 
Ein Teil des Problems ließ sich nun leicht be- 
antworten, denn die negative freie Elektrizität 
haben wir ja in den Elektronen kennen gelernt. 
1) Vergl. W. H. Bragg, Studies in Radioactivity, 
London 1912. bi 
2) Vergl. P. Lenard, Uber Kathodenstrahlen, Leipzig 
1906. 
