Thorverbindungen in dünner Schicht —— 0,38
---------------------------------------------------------------
Man sieht hieraus, daß Radium-haltige Verbindungen von ganz
verschiedener Aktivität ganz analoge Resultate geben, wie ich es bereits
im Anfang dieser Arbeit für die Uran- und Thorverbindungen gezeigt habe.
Man sieht auch, wenn man die Gesamtstrahlung ins Auge faßt, daß dann für
die betrachtete absorbirende Schicht die verschiedenen strahlenden
Substanzen sich nach abnehmendem Durchdringungsvermögen ihrer Strahlen
in folgender Reihenfolge ordnen: Thor, Radium, Polonium, Uran.
Diese Resultate sind in Übereinstimmung mit denen, die Herr
Rutherford[84] in einer Arbeit über diesen Gegenstand veröffentlichte.
Rutherford findet übrigens, daß die Reihenfolge dieselbe ist, wenn Luft
die absorbirende Substanz bildet. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß
diese Reihenfolge keine absolute Bedeutung hat und nicht unabhängig von
der Natur und der Dicke des betrachteten Schirms besteht. Der Versuch
zeigt ja tatsächlich, daß das Absorptionsgesetz für Polonium und Radium
sehr verschieden ist, und daß man bei letzterem die Absorption jeder der
drei Strahlenarten für sich betrachten muß.
Das Polonium ist besonders zur Untersuchung der α-Strahlen
geeignet, da die in unsrem Besitz befindlichen Präparate keinerlei andre
Strahlen emittiren. Ich machte eine erste Versuchsreihe mit frisch
hergestellten und sehr stark aktiven Poloniumpräparaten.
Ich[44] fand, daß die Poloniumstrahlen um so absorbirbarer sind, je
dicker die schon durchstrahlte Schicht von Materie ist. Dieses
merkwürdige Absorptionsgesetz steht im Widerspruch mit dem für die
andren Strahlungen bekannten.
Ich benutzte für diese Untersuchung unsren elektrischen Meßapparat in
folgender Anordnung:
[Fig. 8]
Die beiden Platten eines Kondensators PP und P'P' (Fig. 8) stehen
horizontal und sind durch einen mit der Erde verbundenen Metallkasten
BBBB geschirmt. Der aktive Körper A befindet sich in einer dicken
Metallbüchse CCCC, die an der Platte P'P’ befestigt ist, und wirkt auf
die Luft im Kondensator durch ein Metallnetz T hindurch; nur die das
Metallgewebe durchsetzenden Strahlen werden zur Stromerzeugung benutzt,
da das Feld an dem Gewebe endigt, Die Entfernung AT des aktiven Körpers
von dem Gewebe ist veränderlich. Das Feld zwischen den Platten wird
durch eine Batterie erzeugt; der Strom wird mittels eines Elektrometers
und einen piezoelektrischen Quarzes gemessen. Indem man in A auf den
aktiven Körper verschiedene Schirme aufsetzt und die Entfernung AT
variirt, kann man die Absorption von Strahlen messen, die in Luft mehr
oder weniger große Wege zurückgelegt haben.
Folgendes sind die mit Polonium erhaltenen Resultate:
Für einen gewissen Wert der Entfernung AT (4 cm und darüber) erhält man
keinen Strom; die Strahlen dringen nicht in den Kondensator ein.
Vermindert man den Abstand AT, so macht sich das Auftreten der Strahlen
im Kondensator ziemlich plötzlich bemerkbar, derart, daß man durch eine
sehr kleine Verringerung der Entfernung von einem sehr schwachen zu
einem sehr merklichen Strome übergeht; von da ab wächst der Strom
regelmäßig, wenn man den strahlenden Körper dem Gewebe T weiter
annähert.
Wenn man die strahlende Substanz mit einem Alumiumblatt von 0,01 mm
Dicke bedeckt, so ist die dadurch hervorgerufene Absorption um so
größer, je größer die Entfernung AT.
Legt man auf das erste Aluminiumblatt ein gleiches zweites, so absorbirt
jedes Blatt einen Bruchteil der auffallenden Strahlung; dieser Bruchteil
ist für das zweite Blatt größer als für das erste, so daß das zweite
stärker absorbirend erscheint.
Die folgende Tabelle enthält: In der ersten Zeile die Abstände zwischen
dem Polonium und dem Gewebe T in Centimetern; in der zweiten Zeile den
Anteil der von einem Aluminiumblatt durchgelassenen Strahlung in
Prozenten; in der dritten Zeile den von zwei gleichen Aluminiumblättern
durchgelassenen Anteil in Prozenten:
------------------------------------ ---- ---- ---- ----- -----
Entfernung AT 3,5 2,5 1,9 1,45 0,5
Von einem Blatt durchgelassene 0,0 0,0 5,0 10,0 25,0
Strahlung in Prozenten
Von zwei Blättern durchgelassene 0,0 0,0 0,0 0,0 0,7
Strahlung in Prozenten
------------------------------------ ---- ---- ---- ----- -----
Bei diesen Versuchen war der Abstand zwischen den Platten P und P' 3 cm.
Man sieht, daß die Zwischenschaltung des Aluminiumblattes in größerer
Entfernung die Strahlung in höherem Maße schwächt als in kleinerer
Entfernung.
Dieser Effekt ist noch ausgesprochener, als aus den obigen Zahlen
hervorzugehen scheint. So bedeutet z. B. die Durchdringung von 25 Proz.
für den Abstand 0,5 den Mittelwert des Durchdringungsvermögens für alle
Strahlen, die diese Entfernung überschreiten, wobei dasjenige für die
äußersten Strahlen sehr schwach ist. Wenn man nur die Strahlen zwischen
0,5 und 1 cm auffinge, so würde man eine noch größere Durchdringung
erhalten. Und in der Tat, wenn man die Platten P und P' einander auf
0,5 cm nähert, so beträgt der von einem Aluminiumblatt durchgelassene
Bruchteil der ursprünglichen Strahlung (für AT: 0,5 cm) 47 Proz. und bei
zwei Blättern 5 Proz.
Ich machte kürzlich eine neue Versuchsreihe mit denselben
Poloniumpräparaten, deren Aktivität unterdessen beträchtlich abgenommen
hatte, da zwischen beiden Versuchsreihen ein Zeitraum von drei Jahren
lag.
Bei den alten Versuchen war das Polonium als Subnitrat verwandt; bei den
neuen bestand es aus metallischen Körnern, die durch Schmelzung des
Subnitrats mit Cyankalium erhalten waren. Ich stellte fest, daß die
Poloniumstrahlung ihre wesentlichsten Charaktere behalten hatte, und
fand auch einige neue Resultate. Folgende Bruchteile der Strahlung
wurden für verschiedene Entfernungen AT von einem aus vier dünnen
Schichten von Blattaluminium gebildeten Schirm durchgelassen:
------------------------------------ ---- ---- ----
Entfernung AT in Centimetern 0 1,5 2,6
Vom Schirm durchgelassene Proz. der 76 66 39
Strahlung
------------------------------------ ---- ---- ----
Ich konstatirte ferner, daß die von einem bestimmten Schirm absorbirte
Strahlung mit der Dicke der schon vorher von der Strahlung durchlaufenen
festen Schicht wächst, doch gilt dies nur von einer bestimmten
Entfernung AT ab. Wenn diese Entfernung Null ist (das Polonium also
dicht an dem Netz, außerhalb oder innerhalb des Kondensators), so
beobachtet man, daß von mehreren aufeinander gelegten gleichen Schirmen
jeder denselben Bruchteil der auffallenden Strahlung absorbirt, oder
anders ausgedrückt, daß die Intensität der Strahlung als Funktion der
durchstrahlten Schichtdicke nach einem Exponentialgesetz abfällt, wie es
für eine homogene und von der Schicht in ihrer Natur nicht veränderte
Strahlung der Fall ist.
Ich teile einige Zahlenwerte über diese Versuche mit:
Bei einem Abstand AT = 1,5 cm läßt ein dünnes Aluminiumblatt 0,51 der
auftretenden Strahlung durch, wenn es allein vorhanden ist, und bloß
0,34, wenn ein zweites gleiches Blatt darunter liegt.
Dagegen läßt dasselbe Blatt bei einer Entfernung AT = 0 in beiden Fällen
denselben Bruchteil der auffallenden Strahlung hindurch; und zwar
beträgt der Bruchteil 0,71, ist also viel größer als im ersten Falle.
Die folgenden Zahlen wurden für einen Abstand AT = 0 und eine Schicht
von aufeinander liegenden sehr dünnen Blättern als Größe des von jedem
Blatt hindurchgelasaenen Bruchteils der auf ihn fallenden Strahlung
erhalten:
------------------------------------------------------------
Neun aufeinander liegende Sieben aufeinander liegende
dünne Kupferblätter dünne Aluminiumblätter
---------------------------- -------------------------------
0,72 0,69
0,78 0,94
0,75 0,95
0,77 0,91
0,70 0,92
0,77 0,93
0,69 0,91
0,79
0,68
------------------------------------------------------------
Unter Berücksichtigung der Schwierigkeiten bei der Verwendung sehr
dünner Absorptionsschirme und ihrer genauen Übereinanderschichtung
können die Zahlen in jeder Spalte als konstant angesehen werden; nur die
erste Zahl in der Reihe für Aluminium zeigt eine stärkere Absorption an
als die folgenden Zahlen.
Die α-Strahlen des Radiums verhalten sich wie die Poloniumstrahlen.
Man kann diese Strahlen beinahe rein beobachten, wenn man die viel
ablenkbareren β-Strahlen durch ein Magnetfeld zur Seite wirft; die
γ-Strahlen kommen praktisch neben den α-Strahlen kaum in
Betracht. Man kann jedoch nur von einem gewissen Abstand von der Quelle
an so verfahren. Bei einem Versuch dieser Art wurden die folgenden
Resultate erhalten. Es wurde der von einem Aluminiumblatt von 0,01 mm
Dicke hindurchgelassene Bruchteil der Strahlung gemessen; dieses Blatt
befand sich immer an derselben Stelle, dicht über der Strahlungsquelle.
Man beobachtete mit dem in Fig. 5 dargestellten Apparat den Strom im
Kondensator für verschiedene Werte des Abstandes AD, einmal mit, das
andre Mal ohne den Schirm.
------------------------------------ ---- ---- ----
Abstand AD 6,0 5,1 3,4
Vom Aluminium durchgelassene 3 7 24
Prozente der Strahlung
------------------------------------ ---- ---- ----
Auch hier werden also die Strahlen, die am weitesten durch Luft gegangen
sind, vom Aluminium am stärksten absorbirt. Es besteht somit eine
weitgehende Analogie zwischen den absorbirbaren α-Strahlen des
Radiums und den Poloniumstrahlen.
Die ablenkbaren β-Strahlen und die nicht ablenkbaren γ-Strahlen
sind dagegen ganz andrer Natur. Die Versuche mehrerer Physiker, vor
allem der Herren Meyer und v. Schweidler[81] ergeben deutlich, daß, wenn
man die Gesamtstrahlung des Radiums betrachtet, das
Durchdringungsvermögen mit der bereits durchstrahlten Sohichtdicke
wächst, wie es auch für die Röntgenstrahlen der Fall ist. Bei diesen
Versuchen kommen die α-Strahlen kaum in Betracht, weil diese
Strahlen praktisch schon durch sehr dünne Schirme beseitigt werden. Was
hindurchgeht, das sind einerseits die mehr oder weniger diffundirten
β-Strahlen, anderseits die wahrscheinlich den Röntgenstrahlen
analogen γ-Strahlen.
Ich teile einige Resultate meiner diesbezüglichen Versuche mit:
Das Radium ist in einem Glasgefäß eingeschlossen. Die austretenden
Strahlen durchlaufen eine Luftschicht von 30 cm und werden in einer
Reihe von Glasplatten von je 1,3 mm Dicke aufgefangen; die erste Platte
läßt 49 Proz. der auffallenden Strahlung hindurch, die zweite 84 Proz.
und die dritte 85 Proz.
Bei einer andren Versuchsreihe befand sich das Radium in einem Glasgefäß
in 10 cm Abstand von dem auffangenden Kondensator. Auf das Gefäß wurden
eine Reihe von Bleiplatten gelegt, die jede eine Dicke von 0,115 mm
hatten. Das Verhaltniß der hindurchgelassenen zur auffallenden Strahlung
für jede der aufeinander folgenden Platten ist durch folgende
Zahlenreihe gegeben:
0,40 0,60 0,72 0,79 0,89 0,92 0,94 0,94 0,97
Für eine Reihe von vier Bleischirmen von je 1,5 mm Dicke wird das
Verhaltniß der durchgelassenen zur auffallenden Strahlung durch folgende
Zahlen gegeben:
0,09 0,78 0,84 0,82.
Aus diesen Versuchen geht hervor, daß bei einem Anwachsen der
Schichtdicke von 0,1 mm bis zu 6 mm das Durchdringungsvermögen der
Strahlung dauernd zunimmt. Ich fand unter gleichen Versuchsbedingungen,
daß ein Bleischirm von 1,8 cm Dicke 2 Proz. der auf ihn fallenden
Strahlung hindurchläßt; ein Bleischirm von 5,3 cm Dicke läßt noch
0,4 Proz. der auffallenden Strahlung hindurch. Ich konstatirte ferner,
daß die von einem Bleischirm von 1,5 mm Dicke hindurchgelassene
Strahlung zum großen Teil aus ablenkbaren (kathodenstrahlartigen)
Strahlen bestand. Letztere sind also nicht nur im stande, große
Entfernungen in Luft zu durchlaufen, sondern auch beträchtliche
Schichtdicken von so stark absorbirenden festen Körpern wie Blei.
Wenn man mit dem in Fig. 2 dargestellten Apparat die Absorption der
Gesamtstrahlung des Radiums durch ein Aluminiumblatt von 0,01 mm Dicke
beobachtet, wobei das Blatt sich immer in derselben Entfernung von der
strahlenden Substanz befindet, während die Entfernung AD des
Kondensators verändert wird, so bilden die erhaltenen Resultate die
Übereinanderlagerung der von den drei Strahlengruppen herrührenden
Ergebnisse. Beobachtet man bei großem Abstand, so überwiegen die
durchdringenden Strahlen und die Absorption ist schwach; beobachtet man
bei kleinem Abstand, so überwiegen die α-Strahlen und die
Absorption ist um so schwächer, je mehr man sich der Substanz nähert;
für eine mittlere Entfernung hat die Absorption ein Maximum und das
Durchdringungsvermögen ein Minimum.
------------------------------------ ---- ---- ---- ---- ----
Abstand AD 7,1 6,5 6,0 5,1 3,4
Vom Aluminium durchgelassene 91 82 58 41 48
Prozente der Strahlung
------------------------------------ ---- ---- ---- ---- ----
Gleichwohl zeigen gewisse Absorptionsversuche doch eine gewisse Analogie
zwischen den α-Strahlen und den ablenkbaren β-Strahlen.
So fand z. B. Herr Becquerel, daß die absorbirende Wirkung eines festen
Schirmes auf die β-Strahlen zunimmt, wenn man die Entfernung des
Schirmes von der Quelle vergrößert; wenn man also die Strahlen der
Einwirkung eines Magnetfeldes unterwirft, wie in Fig. 4, so läßt ein
unmittelbar auf die Strahlungsquelle gelegter Schirm einen größeren Teil
des magnetischen Spektrums bestehen als ein auf die photographische
Platte gelegter Schirm. Diese Veränderung der Absorptionswirkung des
Schirmes mit der Entfernung desselben von der Quelle ist ganz analog
dem, was für die α-Strahlen gefunden; sie wurde von den Herren
Meyer und v. Schweidler bestätigt, die sich der fluoroskopischen Methode
bedienten; Herr Curie und ich beobachteten dieselbe Tatsache mit der
elektrischen Methode. Die Entstehungsbedingungen dieses Phänomens sind
noch nicht näher untersucht. Wenn man jedoch das Radium in ein
Glasröhrchen einschließt und in ziemlich große Entfernung vom
Kondensator bringt, der von einer dünnen Aluminiumhülle umgeben ist, so
ist es gleichgültig, ob man den Schirm bei der Quelle oder beim
Kondensator aufstellt; der erhaltene Strom ist in beiden Fällen
derselbe.
Die Untersuchung der α-Strahlen hatte mich[44] zu der Ansicht
geführt, daß diese Strahlen sich wie Projektile verhalten, die mit einer
gewissen Geschwindigkeit fortgeschleudert werden und beim Passiren von
Hindernissen an Geschwindigkeit verlieren. Gleichwohl besitzen diese
Strahlen geradlinige Fortpflanzung, wie Herr Becquerel durch folgenden
Versuch nachwies. Das die Strahlen emittirende Polonium befand sich in
einer sehr feinen geradlinigen Vertiefung, die in ein Kartonblatt
eingeschnitten war. Man hatte also eine lineare Strahlungsquelle. Ein
Kupferdraht von 1,5 mm Durchmesser befand sich parallel zur Quelle in
einem Abstand von 4,9 mm. Eine photographische Platte war parallel
hierzu in einem Abstand von 8,65 mm aufgestellt. Nach einer Exposition
von 10 Minuten erschien der geometrische Schatten des Drahtes in
durchaus vollkommener Form, in den vorausberechneten Dimensionen und mit
einem sehr feinen Halbschatten auf jeder Seite, der durchaus der Breite
der Quelle entsprach. Der Versuch gelang ebenso, wenn man auf den Draht
ein doppeltes Aluminiumblatt legte, das die Strahlen durchdringen
mußten.
Es handelt sich also um Strahlen, die scharfe geometrische Schatten
geben können. Der Versuch mit dem Aluminium zeigt, daß die Strahlen
durch das Blatt nicht diffundirt werden und daß dieses auch nicht in
nennenswerter Menge Sekundärstrahlen analog den sekundären
Röntgenstrahlen emittirt.
Die Versuche Rutherfords zeigen, daß die Projektile, aus denen die
α-Strahlen bestehen, im Magnetfeld abgelenkt werden, als seien sie
positiv geladen. Die Ablenkung im Magnetfeld ist um so schwächer, je
größer der Ausdruck mv/e ist, wobei m die Masse, v die Geschwindigkeit
und e die Ladung des Teilchens bedeutet. Die Kathodenstrahlen des
Radiums werden schwach abgelenkt, weil ihre Geschwindigkeit enorm ist;
sie haben ferner ein großes Durchdringungsvermögen, weil die Teilchen
gleichzeitig große Geschwindigkeit und sehr kleine Masse haben. Teilchen
dagegen, die bei gleicher Ladung und kleinerer Geschwindigkeit eine viel
größere Masse haben, werden zwar ebenso schwach ablenkbar im Magnetfelde
sein, anderseits aber notwendig sehr absorbirbare Strahlen ergeben. Aus
den Versuchen von Rutherford scheint hervorzugehen, daß dies für die
α-Strahlen der Fall ist.
Um eine Wirkung der α-Strahlen handelt es sich wahrscheinlich bei
dem schönen Versuch mit dem Crookesschen Spinthariskop[85]. Dieser
Apparat besteht im wesentlichen aus einem Körnchen Radiumsalz, das am
Ende eines Metalldrahtes vor einem Schirm aus phosphorescirendem
Zinksulfid befestigt ist.
Die Entfernung des Kornes vom Schirm ist sehr klein (etwa ⅓ mm) und man
beobachtet mit einer Lupe die dem Radium zugewandte Seite des Schirmes.
Das Auge bemerkt dann auf dem Schirme einen wahrhaften Regen von
Lichtpunkten, die fortwährend erscheinen und wieder verschwinden. Der
Schirm sieht aus wie der gestirnte Himmel. In den dem Radium
benachbarten Punkten befinden die Lichtpunkte sich näher aneinander, und
in unmittelbarer Nähe des Radiums erscheint das Leuchten kontinuirlich.
Durch einen Luftstrom scheint das Phänomen nicht beeinflußt zu werden;
es tritt auch im Vakuum auf; ein noch so dünner Schirm zwischen dem
Radium und dem Leuchtschirm unterdrückt es; die Erscheinung scheint also
von den absorbirbarsten α-Strahlen des Radiums herzurühren.
Man kann sich vorstellen, daß das Erscheinen eines solchen Lichtpunktes
auf dem phosphorescirenden Schirm von dem Stoße eines einzelnen
Projektils herrühre. Von diesem Gesichtspunkte aus hätte man es hier
also zum erstenmal mit einer Erscheinung zu tun, bei der man die
Einzelwirkung eines Teilchens beobachten kann, dessen Dimensionen von
der Größenordnung derjenigen eines Atome sind.[^20]
Der Anblick der Lichtpunkte entspricht etwa dem von Sternen oder stark
erleuchteten ultramikroskopischen Teilchen[87], die auf der Netzhaut
keine scharfen Bilder erzeugen, sondern nur Beugungsscheibchen; dies ist
in guter Übereinstimmung mit der Anschauung, daß jeder winzige
Lichtpunkt von dem Stoß eines einzelnen Atoms herrührt.
Die nicht ablenkbaren durchdringenden γ-Strahlen scheinen ganz
andrer Natur und mehr den Röntgenstrahlen analog zu sein. Es ist jedoch
durch nichts bewiesen, daß nicht auch wenig durchdringende Strahlen
gleicher Art in der Radiumstrahlung enthalten sein können, denn sie
könnten durch die übrige Strahlung verdeckt sein.
Man sieht hieraus, ein wie komplicirtes Phänomen die Strahlung der
radioaktiven Körper ist. Die Schwierigkeiten vermehren sich noch
dadurch, daß man untersuchen muß, ob die Strahlen durch die Materie bloß
selektiv absorbirt, oder ob sie auch mehr oder weniger weitgehend
umgewandelt werden.
Man weiß erst sehr wenig über diese Frage. Wenn man jedoch annimmt, daß
die Radiumstrahlung Strahlen von der Art der Röntgen- und der
Kathodenstrahlen enthält, so kann man erwarten, daß diese Strahlung beim
Durchschreiten von Schirmen transformirt wird. Es ist in der Tat
bekannt:
1. Daß Kathodenstrahlen, die durch ein Aluminiumfenster aus der
Entladungsröhre heraustreten (Lenardscher Versuch) im Aluminium
stark diffundirt werden und gleichzeitig einen
Geschwindigkeitsverlust erfahren[88]; so verlieren z. B.
Kathodenstrahlen von einer Geschwindigkeit v = 1,4 ⋅ 10^{10}
cm/sec 10 Proz. ihrer Geschwindigkeit beim Hindurchgang durch
0,01 mm dickes Aluminium[79].
2. Daß Kathodenstrahlen beim Auftreffen auf ein Hinderniß
Röntgenstrahlen erzeugen.
3. Daß Röntgenstrahlen beim Auftreffen auf ein festes Hinderniß
Sekundärstrahlen erzeugen, die zum Teil aus Kathodenstrahlen
bestehen[89-91].
Man kann also nach Analogie die Existenz all dieser soeben beschriebenen
Erscheinungen bei der Strahlung der radioaktiven Körper voraussetzen.
Bei der Untersuchung des Hindurchganges der Poloniumstrahlen durch einen
Aluminiumschirm beobachtete Herr Becquerel[80] weder die Produktion von
Sekundärstrahlen, noch eine Umwandlung in kathodenstrahlartige Strahlen.
Ich versuchte, eine Transformation der Poloniumstrahlen mittels der
Methode der Vertauschung der Schirme nachzuweisen. Wenn zwei
übereinander gelegte Schirme E_1 und E_2, von den Strahlen durchdrungen
werden, so muß die Reihenfolge, in der sie durchlaufen werden,
gleichgültig sein, falls die Strahlen hierbei nicht umgewandelt werden;
wenn dagegen jeder Schirm die hindurchgelassenen Strahlen transformirt,
so ist die Reihenfolge der Schirme nicht gleichgültig. Wenn z. B. die
Strahlen beim Hindurchgang durch Blei in absorbirbarere verwandelt
werden, das Aluminium dagegen diese Wirkung nicht in gleichem Maße
besitzt, dann muß das System Blei-Aluminium undurchsichtiger erscheinen
als das System Aluminium-Blei; bei Röntgenstrahlen ist dies tatsächlich
der Fall.
Meine Versuche ergeben das Auftreten dieser Erscheinung bei den
Poloniumstrahlen. Der benutzte Apparat war der in Fig. 8 dargestellte.
Das Polonium befand sich in der Büchse CCCC und die natürlich sehr
dünnen Schirme wurden auf das Metallnetz T gelegt.
Benutzte Schirme Dicke Beobachtete Stromstärke
------------------ ------- -------------------------
Aluminium 0,01 +
Messing 0,005 17,9
Messing 0,005 +
Aluminium 0,01 6,7
Aluminium 0,01 +
Zinn 0,005 150,0
Zinn 0,005 +
Aluminium 0,01 125,0
Zinn 0,005 +
Messing 0,005 13,9
Messing 0,005 +
Zinn 0,005 4,4
Die Resultate beweisen also, daß die Strahlung durch feste Schirme
umgewandelt wird. Dieser Schluß ist in Übereinstimmung mit den
Versuchen, nach denen von zwei identischen Metallblättern, die
übereinander gelegt sind, das erste weniger absorbirend erscheint als
das zweite. Es ist hiernach wahrscheinlich, daß die transformirende
Wirkung eines Schirmes um so größer ist, je weiter sich der Schirm von
der Quelle entfernt befindet. Dieser Punkt ist jedoch noch nicht
sichergestellt, und die Natur der Umwandlung noch nicht im einzelnen
untersucht.
Ich wiederholte dieselben Versuche mit einem sehr aktiven Radiumsalz.
Das Ergebniß war negativ. Ich beobachtete nur ganz unwesentliche
Änderungen in der Intensität der Strahlung bei der Umkehrung der
Schirme. Folgende Schirmsysteme wurden untersucht:
----------------------------------------
Dicke Dicke
mm mm
------------ ------ -------------- -----
Aluminium 0,55 und Platin 0,01
" 0,55 und Blei 0,1
" 0,55 und Zinn 0,005
" 1,07 und Kupfer 0,05
" 0,55 und Messing 0,005
" 1,07 und " 0,005
" 0,15 und Platin 0,01
" 0,15 und Zink 0,05
" 0,15 und Blei 0,1
----------------------------------------
Das System Blei-Aluminium zeigte sich ein wenig undurchsichtiger als das
System Aluminium-Blei, doch war der Unterschied nicht groß.
Ich konnte also auf diese Weise eine merkliche Umwandlung der
Radiumstrahlen nicht nachweisen. Gleichwohl beobachtete Herr Becquerel
bei verschiedenen radiographischen Versuchen sehr kräftige Wirkungen,
die von zerstreuten oder sekundären Strahlen herrührten, welch letztere
von den die Radiumstrahlen auffangenden Schirmen emittirt wurden. Die
wirksamste Substanz für die Emission von Sekundärstrahlen scheint das
Blei zu sein.
n) Ionisirende Wirkung der Radiumstrahlen auf isolirende Flüssigkeiten.
-----------------------------------------------------------------------
Herr Curie[92] hat gezeigt, daß die Radium- und die Röntgenstrahlen auf
flüssige Dielektrika wie auf Luft wirken, indem sie ihnen eine gewisse
elektrische Leitfähigkeit erteilen. Die Versuchsanordnung war folgende
(Fig. 9):
[Fig. 9]
Die zu untersuchende Flüssigkeit befand sich in einem metallischen
Gefäß CDEF, in das ein dünnes Kupferrohr AB eintauchte; diese beiden
Metallteile dienen als Elektroden. Das Gefäß wird mittels einer Batterie
kleiner Akkumulatoren, deren einer Pol an Erde liegt, auf einem
bekannten Potential erhalten. Die Röhre AB ist mit dem Elektrometer
verbunden. Wenn ein Strom die Flüssigkeit durchfließt, so erhält man das
Elektrometer mit Hülfe des pi"e{}zoelektrischen Quarzes auf Null und
mißt dadurch den Strom. Das Kupferrohr MNM'N' ist mit der Erde verbunden
und dient als Schutzmantel, um einen Strom durch die Luft hindurch
abzufangen. Ein Gefäß mit Radium-haltigem Baryumsalz kann in die
Röhre AB eingesenkt werden; die Strahlen wirken auf die Flüssigkeit,
nachdem sie das Glas des Gefäßes und die Metallwände der Röhre
durchsetzt haben. Man kann das Radium auch wirken lassen, indem man das
Glasgefäß unter den Boden DE legt.
Wenn man mit Röntgenstrahlen operirt, so läßt man sie durch den Boden DE
eindringen.
Die Zunahme der Leitfähigkeit unter der Einwirkung der Radium- oder
Röntgenstrahlen scheint für alle Dielektrika stattzufinden; um jedoch
den Effekt nachweisen zu können, muß die eigene Leitfähigkeit der
Flüssigkeit genügend schwach sein, um nicht die Wirkung der Strahlen zu
verdecken.
Für Radium- und für Röntgenstrahlen hat Herr Curie Effekte von gleicher
Größenordnung erhalten.
Wenn man mit derselben Anordnung die Leitfähigkeit der Luft oder eines
andren Gases unter der Einwirkung der Becquerelstrahlen untersucht, so
findet man, daß die Stromstärke nur so lange der Potentialdifferenz der
Elektroden proportional ist, als diese nicht einige Volt überschreitet;
bei höheren Spannungen dagegen wächst der Strom immer weniger schnell
und der Sättigungsstrom wird praktisch bei einer Spannung von 100 Volt
erreicht.
Die mit demselben Apparat und demselben sehr aktiven Präparat
untersuchten Flüssigkeiten verhalten sich anders; die Stromstärke ist
der Spannung proportional, wenn diese von 0 bis 450 Volt variirt, selbst
wenn die Entfernung der Elektroden nicht größer ist als 6 mm. Man kann
also die von einem Radiumsalz in verschiedenen Flüssigkeiten unter
gleichen Bedingungen erzeugte Leitfähigkeit vergleichen. Die Zahlen der
folgenden Tabelle geben die Leitfähigkeiten in reciproken Ohms pro
Kubikcentimeter:
--------------------- -------------------
Schwefelkohlenstoff 20,0⋅10^{-14}
Petroläther 15,0⋅10^{-14}
Amylen 14,0⋅10^{-14}
Chlorkohlenstoff 8,0⋅10^{-14}
Benzin 4,0⋅10^{-14}
Flüssige Luft 1,3⋅10^{-14}
Vaselinöl 1,6⋅10^{-14}
--------------------- -------------------
Man kann jedoch annehmen, daß die Flüssigkeiten und die Gase ein
ähnliches Verhalten zeigen, und daß für die Flüssigkeiten die
Proportionalitat zwischen Spannung und Strom nur bis zu höheren
Spannungen reicht als für die Gase. Man könnte demnach in Analogie mit
den Erscheinungen bei Gasen versuchen, diese Grenze herabzudrücken,
indem man eine viel schwächere Strahlung anwendet. Der Versuch
bestätigte diese Annahme; benutzte man ein 150mal weniger aktives
strahlendes Präparat als das zu den ersten Versuchen dienende, so
ergaben sich für Spannungen von 50, 100, 200 und 400 Volt die relativen
Stromstärken 109, 185, 255, 335. Die Proportionalität besteht nicht
mehr, aber der Strom wächst noch stark, wenn man die Spannungsdifferenz
verdoppelt.
Manche von den untersuchten Flüssigkeiten sind fast vollkommene
Isolatoren, wenn sie auf konstanter Temperatur erhalten und vor der
Einwirkung der Strahlen geschützt werden. Hierzu gehören: Flüssige Luft,
Petroläther, Vaselinöl, Amylen. Es ist hier also sehr leicht, den Effekt
der Strahlen zu untersuchen. Vaselinöl ist viel weniger empfindlich
gegen die Strahlen als Petroläther. Vielleicht kann man diese Tatsache
mit der verschiedenen Flüchtigkeit der beiden Kohlenwasserstoffe in
Verbindung bringen. Flüssige Luft, die in dem Versuchsgefäß eine Zeit
lang gekocht hat, ist empfindlicher als frisch eingegossene; die von den
Strahlen erzeugte Leitfähigkeit ist im ersten Falle um ein Viertel
größer. Herr Curie untersuchte die Wirkung der Strahlen auf Amylen und
Petroläther bei +10° und −17°. Die von der Strahlung herrührende
Leitfähigkeit vermindert sich bloß um ein Zehntel, wenn man von 10°
und −17° übergeht.
Bei Versuchen mit veränderlicher Temperatur der Flüssigkeit kann man
entweder das Radium auf der Temperatur der Umgebung halten oder es auf
dieselbe Temperatur bringen wie die Flüssigkeit; man erhält in beiden
Fällen dasselbe Resultat. Dies bedeutet, daß die Radiumstrahlung sich
nicht mit der Temperatur verändert und selbst bei der Temperatur der
flüssigen Luft noch ihren Wert behält. Diese Tatsache wurde durch
direkte Messungen bestätigt.[^21]
o) Verschiedene Wirkungen, und Anwendungen der ionisirenden Wirkung der
Strahlung radioaktiver Körper.
------------------------------------------------------------------------------------------------------
Die Strahlen der neuen radioaktiven Körper bewirken eine starke
Ionisirung der Luft. Man kann durch die Wirkung des Radiums leicht die
Kondensation des übersättigten Wasserdampfes hervorrufen, genau so, wie
sie unter der Einwirkung von Röntgen- und Kathodenstrahlen stattfindet.
Unter dem Einfluß der von den neuen radioaktiven Substanzen emittirten
Strahlen wird die Funkenlänge zwischen zwei metallischen Leitern für
eine gegebene Potentialdifferenz vergrößert; oder anders ausgedrückt,
der Funkenübergang wird durch die Strahlen erleichtert.
Diese Erscheinung rührt von den durchdringendsten Strahlen her. Wenn man
nämlich das Radium mit einem Bleischirm von 2 cm Dicke umgiebt, so wird
seine Wirkung auf den Funken nicht merklich geschwächt, obgleich die
durch das Blei hindurchgehende Strahlung nur ein kleiner Bruchteil der
Gesamtstrahlung ist.
Macht man durch die Einwirkung radioaktiver Substanzen die Luft in der
Umgebung zweier metallischer Leiter, von denen der eine mit der Erde,
der andre mit einem gut isolirten Elektrometer verbunden ist, leitend,
so nimmt das Elektrometer eine dauernde Ablenkung an, an der man die
elektromotorische Kraft der galvanischen Kette messen kann, die durch
die Luft und die zwei Metalle gebildet wird (kontakt-elektromotorische
Kraft der beiden Metalle, wenn sie durch Luft getrennt sind). Diese
Methode wurde von Lord Kelvin[95] angewandt, wobei Uran die strahlende
Substanz war; eine ähnliche Methode war früher von Perrin[96,97]
angewandt worden, der die ionisirende Wirkung der Röntgenstrahlen
benutzte.
Man kann die radioaktiven Substanzen zum Studium der atmosphärischen
Elektrizität benutzen. Die aktive Substanz befindet sich in einer
kleinen dünnen Aluminiumbüchse am Ende eines Metallstabes, der mit dem
Elektrometer verbunden ist. Die Luft wird in der Umgebung des Stabendes
leitend und der Stab nimmt das Potential der umgebenden Luft an. Das
Radium ersetzt so vorteilhaft die Flammen oder die Kelvinschen
Tropfapparate, die bis dahin allgemein zur Untersuchung der
atmosphärischen Elektrizität benutzt wurden[98,99].
p) Fluorescenz- und Lichtwirkungen.
-----------------------------------
Die von den neuen radioaktiven Substanzen emittirten Strahlen erregen
die Fluorescenz gewisser Körper. Herr Curie und ich haben diese
Erscheinung zuerst entdeckt, indem wir das Polonium durch ein dünnes
Aluminiumblatt hindurch auf eine Schicht von Baryumplatincyanür wirken
ließen. Derselbe Versuch gelingt noch leichter mit genügend aktivem
Radium-haltigen Baryum. Wenn die Substanz stark radioaktiv ist, so ist
die erzeugte Fluorescenz sehr schön.
Die Zahl der Körper, die unter der Einwirkung der Becquerelstrahlen
phosphorescirend oder fluorescirend werden können, ist sehr groß. Herr
Becquerel untersuchte die Wirkung auf Uransalze, Diamant, Blende usw.
Herr Bary[100] zeigte, daß die Salze der Alkalien und der alkalischen
Erden, die unter der Wirkung des Lichtes und der Röntgenstrahlen
fluoresciren, es auch unter der Wirkung der Radiumstrahlen tun. Man kann
ferner die Fluorescenz von Papier, Baumwolle, Glas usw. in der Nähe des
Radiums beobachten. Von verschiedenen Glassorten ist das Thüringerglas
besonders helleuchtend. Metalle scheinen nicht leuchtend zu werden.
Das Baryumplatincyanür ist am geeignetsten zur Untersuchung der
Strahlung der radioaktiven Körper mittels der fluoroskopischen Methode.
Man kann die Wirkung der Radiumstrahlen auf Entfernungen bis über 2 m
verfolgen. Phosphorescirendes Zinksulfid wird außerordentlich hell, doch
hat dieser Körper die Unbequemlichkeit, seine Leuchtkraft einige Zeit
nach dem Aufhören der Einwirkung der Strahlen zu bewahren.
Die Fluorescenzwirkung auf dem Schirme kann auch beobachtet werden, wenn
das Radium vom Schirme durch absorbirende Körper getrennt ist. Wir
beobachteten das Leuchten eines Baryumplatincyanür-Schirmes durch den
menschlichen Körper hindurch. Die Wirkung ist jedoch unvergleichlich
viel stärker, wenn der Schirm unmittelbar auf dem Radium liegt und durch
keinen festen Körper von ihm getrennt ist. Alle Strahlengruppen scheinen
im stande zu sein, die Fluorescenz hervorzubringen.
Um die Wirkung des Poloniums zu beobachten, muß man die Substanz dicht
an den fluorescirenden Schirm heranbringen, ohne Zwischenschaltung eines
festen Schirmes oder wenigstens nur eines äußerst dünnen.
Das Leuchten der den radioaktiven Substanzen ausgesetzten
fluorescirenden Körper nimmt mit der Zeit ab. Gleichzeitig erleidet die
fluorescirende Substanz eine Veränderung. Ich gebe einige Beispiele:
Die Radiumstrahlen verwandeln das Baryumplatincyanür in eine braune
weniger hell leuchtende Modifikation. (Eine analoge Wirkung der
Röntgenstrahlen wurde von Herrn Villard beschrieben.) Sie verändern
ferner das Urankaliumsulfat, indem sie es gelb färben. Das verwandelte
Baryumplatincyanür wird durch die Wirkung des Lichtes teilweise
regenerirt. Man lege das Radium unter eine Schicht von
Baryumplatincyanür, das auf Papier ausgebreitet ist, dann wird das
Baryumplatincyanür leuchtend; wenn man das System in der Dunkelheit
aufbewahrt, so verändert sich das Baryumplatincyanür und die Leuchtkraft
sinkt beträchtlich. Setzt man dagegen das Ganze dem Licht aus, so wird
das Platinsalz teilweise regenerirt, und wenn man sich in die Dunkelheit
zurückbegiebt, so erscheint das Leuchten wieder ziemlich stark. Man hat
also durch Kombination eines radioaktiven mit einem fluorescirenden
Körper ein System hergestellt, das sich wie ein phosphorescirender
Körper von langer Phosphorescenzdauer verhält.
Glas, das unter der Wirkung des Radiums fluorescirt, färbt sich braun
bis violett. Gleichzeitig vermindert sich seine Fluorescenz. Erhitzt man
das so veränderte Glas, so entfärbt es sich, und in dem Maße, wie die
Entfärbung fortschreitet, emittirt das Glas Licht. Nachher hat das Glas
seine Fähigkeit zu fluoresciren im gleichen Maße wie vor der Veränderung
wiedergewonnen.
Zinksulfid, das der Wirkung der Radiumstrahlen genügend lange ausgesetzt
war, erschöpft sich allmählich und verliert seine Fähigkeit unter der
Wirkung des Radiums oder des Lichtes zu phosphoresciren.
Diamant phosphorescirt unter der Wirkung des Radiums und kann dadurch
von den Imitationen in Straß unterschieden werden, die nur schwach
leuchten.
Alle Radium-haltigen Baryumverbindungen werden selbstleuchtend[101,102].
Die wasserfreien und trocknen Haloidsalze emittiren ein besonders
starkes Licht. Dieses Leuchten ist bei hellem Tageslicht nicht zu sehen,
doch bemerkt man es leicht im Halbdunkel oder in einem mit Gas
erleuchteten Zimmer. Das Licht kann ziemlich stark sein, so daß man beim
Lichte einer geringen Substanzmenge im Dunkeln lesen kann. Das Licht
geht von der ganzen Masse des Präparates aus, während bei einem
gewöhnlichen phosphorescirenden Körper das Licht nur von der
vorbelichteten Oberfläche ausgeht. Bei feuchter Luft verlieren die
Radium-haltigen Präparate einen großen Teil ihrer Leuchtkraft, gewinnen
sie jedoch durch Trocknen wieder (Giesel). Das Leuchtvermögen scheint
dauernd zu sein. Nach mehreren Jahren scheint in dem Leuchten schwach
aktiver Präparate, die in verschlossenen Röhren in der Dunkelheit
aufbewahrt waren, keine Veränderung eingetreten zu sein. Bei sehr
aktivem Radium-haltigen Baryumchlorid verändert sich im Laufe einiger
Monate die Farbe des Lichtes; sie wird mehr violett und nimmt
beträchtlich ab; gleichzeitig erfährt das Präparat einige Veränderungen;
löst man das Salz in Wasser auf und trocknet es wieder, so erhält man
wieder das ursprüngliche Leuchtvermögen.
Die Lösungen Radium-haltiger Baryumverbindungen, die einen starken
Anteil Radium enthalten, leuchten ebenfalls; man kann dies beobachten,
wenn man die Lösung in eine Kapsel aus Platin bringt, die, weil selbst
nichtleuchtend, das schwache Licht der Lösung beobachten läßt.
Wenn eine Lösung Radium-haltigen Baryums ausgeschiedene Krystalle
enthält, so leuchten diese in der Lösung, und zwar viel stärker als die
Lösung selbst, so daß es aussieht, als leuchteten sie allein.
Herr Giesel[102] hat Radium-haltiges Baryumplatincyanür hergestellt.
Wenn das Salz auskrystallisirt, so sieht es aus wie gewöhnliches
Baryumplatincyanür und leuchtet sehr stark. Aber allmählich färbt sich
das Salz von selbst und nimmt eine braune Farbe an, wobei gleichzeitig
die Krystalle dichroitisch werden. In diesem Zustands ist das Salz viel
weniger leuchtend, obgleich seine Aktivität zugenommen hat. Das von
Giesel hergestellte Radiumplatincyanür verändert sich noch viel
schneller.
Die Radiumverbindungen sind die ersten Beispiele von Substanzen, die von
selbst leuchten.
q) Entwicklung von Wärme durch Radiumsalze.
-------------------------------------------
Ganz neuerdings haben die Herren Curie und Laborde[103] gefunden, daß
die Radiumsalze der Sitz einer fortwährenden selbsttätigen
Wärmeentwicklung sind. Diese Wärmeentwicklung hat zur Folge, daß die
Radiumsalze sich dauernd auf einer höheren Temperatur befinden als die
Umgebung; der Temperaturüberschuß hängt natürlich von der thermischen
Isolation der Substanz ab. Der Temperaturüberschuß kann durch einen ganz
rohen Versuch mit zwei gewöhnlichen Quecksilberthermometern nachgewiesen
werden. Man benutzt zwei gleich große Dewar-sche Vakuumgefäße (wie sie
zum Aufbewahren von flüssiger Luft gebraucht werden.
Anm. d. Übersetzers). In eines der beiden Gefäße bringt man ein
Glasröhrchen mit 7 dg reinen Radiumbromids; in das andre bringt man ein
ähnliches Röhrchen mit irgend einer inaktiven Substanz, etwa
Baryumchlorid. Die Temperatur jedes der beiden Gefäße wird von dem
Thermometer angezeigt, das man in unmittelbare Nähe der Röhrchen bringt.
Die Öffnung der Gefäße wird mit Watte verschlossen. Wenn sich das
Temperaturgleichgewicht hergestellt hat, so zeigt das Thermometer, das
sich in der Nähe des Radiums befindet, dauernd eine höhere Temperatur an
als das andre; der beobachtete Unterschied betrug 3°.
Man kann die vom Radium entwickelte Wärmemenge mit dem Bunsenschen
Eiskalorimeter messen. Bringt man ein Röhrchen mit Radiumsalz in das
Kalorimeter, so beobachtet man eine fortwährende Wärmezufuhr, die sofort
aufhört, wenn man das Radium entfernt. Die Messung mit einem bereits vor
längerer Zeit hergestellten Radiumsalz ergab, daß jedes Gramm Radium pro
Stunde etwa 80 kleine Kalorien entwickelt. Das Radium entwickelt also
während einer Stunde genügend viel Wärme, um eine gleich schwere
Eismenge zu schmelzen, und ein Atomgramm (225 g) Radium würde in einer
Stunde 18 000 Kalorien entwickeln, d. i. eine Wärmemenge, die
vergleichbar ist mit der von einem Atomgramm (1 g) Wasserstoff bei
seiner Verbrennung entwickelten. Eine derartige Wärmeentwicklung läßt
sich durch keine gewöhnliche chemische Reaktion erklären, um so mehr,
als der Zustand des Radiums jahrelang derselbe zu bleiben scheint. Man
könnte annehmen, daß die Wärmeentwicklung von einer Umwandlung des
Radiumatoms selbst herrührt, eine Umwandlung, die natürlich sehr langsam
vor sich gehen muß. Wenn dem so
ist, so müßte man annehmen, daß die bei der Bildung und Umwandlung von
Atomen auftretenden Wärmemengen sehr groß sind und alles bis dahin
bekannte übertreffen.
Man kann die vom Radium entwickelte Wärmemenge auch bestimmen, indem man
sie dazu benutzt, ein verflüssigtes Gas zum Sieden zu bringen, und die
sich entwickelnde Gasmenge mißt. Man kann den Versuch mit Methylchlorid
ausführen (bei −21°). Die Herren Dewar und Curie führten den Versuch mit
flüssigem Sauerstoff (bei −180°) und mit flüssigem Wasserstoff (bei
−252°) aus. Der Wasserstoff eignet sich besonders gut zu dem Versuch.
Ein mit einem Vakuummantel umgebenes Reagenzgläschen enthält den
flüssigen Wasserstoff H (Fig. 10) und ist mit einem Rohr t versehen,
mittels dessen das Gas über Wasser in einem geteilten Rohr E aufgefangen
werden kann. A taucht mit seinem Mantel in ein Bad von flüssigem
Wasserstoff H'. Unter diesen Umständen findet in A keine Gasentwicklung
statt. Führt man dagegen in den im Reagenzgläschen enthaltenen flüssigen
Wasserstoff ein Röhrchen mit etwa 7 dg Radiumbromid ein, so entsteht
eine fortwährende Gasentwicklung, so daß man pro Minute 73 ccm Gas
auffängt.
[Fig. 10]
Ein frisch hergestelltes festes Radiumsalz entwickelt nur relativ wenig
Wärme; die Wärmeentwicklung wächst jedoch fortwährend und strebt einer
Grenze zu, die jedoch nach einem Monat noch nicht völlig erreicht ist.
Wenn man ein Radiumsalz auflöst, und die Lösung in ein verschlossenes
Röhrchen bringt, so ist die von der Lösung entwickelte Wärmemenge zuerst
schwach; sie vermehrt sich sodann und wird nach Verlauf eines Monats
ziemlich konstant; die Wärmeentwicklung ist dann dieselbe, wie die des
festen Salzes.
Wenn sich das Radiumsalz, dessen Wärmeentwicklung man im Bunsenschen
Eiskalorimeter mißt, in einem Glasröhrchen befindet, so durchdringen
gewisse, sehr wenig absorbirbare Strahlen das Röhrchen und das
Kalorimeter, ohne darin absorbirt zu werden. Um zu untersuchen, ob diese
Strahlen eine merkliche Energiemenge mit sich führen, kann man die
Messung wiederholen, nachdem man das Röhrchen mit einer 2 mm dicken
Bleischicht umgeben hat; man findet, daß unter diesen Bedingungen die
Wärmeentwicklung des Salzes um etwa 4 Proz. zugenommen hat; die vom
Radium in Form sehr durchdringender Strahlen emittirte Energie ist also
durchaus nicht zu vernachlässigen.
r) Chemische Wirkungen der neuen radioaktiven Substanzen. Färbungen.
--------------------------------------------------------------------
Die von stark aktiven Körpern emittirten Strahlen sind im Stande,
gewisse Umänderungen und chemische Reaktionen hervorzurufen. Die
Strahlen der Radium-haltigen Präparate wirken färbend auf Glas und
Porzellan[104]. Die meist braune oder violette Färbung des Glases ist
sehr intensiv; sie entsteht in der Masse des Glases selbst und bleibt
nach Entfernung des Radiums bestehen. Alle Gläser färben sich in mehr
oder weniger langer Zeit und die Anwesenheit von Blei ist hierzu nicht
nötig. Man kann diese Tatsache mit der neuerdings gemachten Beobachtung
in Verbindung bringen, daß die Glaswände von lange in Gebrauch
befindlichen Röntgenröhren sich färben.
Herr Giesel zeigte, daß die krystallisirten Haloidsalze der Alkalien
(Steinsalz, Sylvin) sich unter dem Einfluß des Radiums ebenso färben,
wie unter der Wirkung der Kathodenstrahlen. Gleichartige Färbungen
erhält man nach Giesel[105], wenn man die Salze in Natriumdampf erhitzt.
Ich untersuchte die Färbung einer Reihe von Gläsern von bekannter
Zusammensetzung, die mir hierfür von Herrn Le Chatelier freundlichst
überlassen wurden. Ich beobachtete keine großen Unterschiede in der
Färbung. Sie ist im allgemeinen violett, gelb, braun oder grau. Sie
scheint an die Anwesenheit von Alkalimetallen geknüpft. Mit reinen
krystallisirten Alkalisalzen erhält man lebhaftere und mehr
veränderliche Farben; das ursprünglich weiße Salz wird blau, grün,
gelbbraun usw.
Herr Becquerel zeigte, daß weißer Phosphor durch die Wirkung des Radiums
in die rote Modifikation verwandelt wird.
Papier wird durch die Radiumwirkung verändert und gefärbt. Es wird
zerbrechlich, zerfällt und gleicht schließlich einem vielmaschigen
Siebe.
Unter gewissen Umständen findet in der Nähe stark aktiver Verbindungen
Ozonentwicklung statt. Strahlen, die von einem verschlossenen Röhrchen
mit Radium ausgehen, entwickeln in der durchstrahlten Luft kein Ozon.
Dagegen tritt ein sehr starker Ozongeruch auf, wenn man das Röhrchen
öffnet. Im allgemeinen entwickelt sich Ozon in der Luft, wenn diese in
direkter Verbindung mit dem Radium steht. Die Verbindung selbst durch
einen sehr engen Kanal ist ausreichend; es scheint, als ob die
Ozonentwicklung mit der Fortpflanzung der inducirten Radioaktivität
verknüpft sei, von der später die Rede sein wird.
Die Radium-haltigen Verbindungen scheinen sich im Laufe der Zeit zu
verändern, wahrscheinlich unter der Einwirkung ihrer eigenen Strahlung.
Oben war gezeigt worden, daß die Krystalle von Radium-haltigem Baryum im
Moment des Ausfallens farblos sind und allmählich sich gelb bis orange,
manchmal auch rosa färben; diese Färbung verschwindet beim Auflösen.
Radium-haltiges Baryumchlorid entwickelt Oxydationsstufen des Chlors;
das Bromid entwickelt Brom. Diese langsamen Umänderungen machen sich im
allgemeinen erst einige Zeit nach der Herstellung des festen Produktes
bemerkbar, das gleichzeitig sein Aussehen und seine Farbe ändert und
gelb bis violett wird. Auch das emittirte Licht wird mehr violett.
Die reinen Radiumsalze scheinen dieselben Umwandlungen zu erfahren wie
die Baryum-haltigen. Doch färben sich die aus saurer Lösung
niedergeschlagenen reinen Chloridkrystalle noch nicht merklich in einer
Zeit, die ausreicht, um den Baryum-haltigen Chloridkrystallen eine
intensive Färbung zu erteilen.
s) Gasentwicklung in Gegenwart von Radiumsalzen.
------------------------------------------------
Eine Lösung von Radiumbromid entwickelt fortwährend Gase[106]. Diese
Gase bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Sauerstoff in einem
Mengenverhältniß, das nahezu der Zusammensetzung des Wassers entspricht;
man kann deshalb annehmen, daß in Gegenwart der Radiumsalze sich das
Wasser zersetzt. Die festen Radiumsalze (Chlorid und Bromid) geben
ebenfalls zu einer fortwährenden Gasentwicklung Anlaß. Diese Gase werden
in dem festen Salze okkludirt und entwickeln sich ziemlich reichlich,
wenn man das Salz auflöst. Man findet in dem Gasgemenge Wasserstoff,
Sauerstoff, Kohlensäure, Helium. Im Spektrum der Gase bemerkt man noch
einige unbekannte Linien[107-109].
Den Gasentwicklungen kann man auch zwei Unfälle zuschreiben, die sich
bei den Versuchen des Herrn Curie ereigneten. Ein sehr dünnes
zugeschmolzenes Glasröhrchen, das beinahe vollständig mit festem
trocknen Radiumbromid gefüllt war, explodirte zwei Monate nach der
Verschließung unter der Einwirkung einer leichten Erhitzung. Die
Explosion rührte wahrscheinlich von dem Drucke der eingeschlossenen Gase
her. Bei einem andren Versuche kommunicirte eine Röhre mit ziemlich
altem Radiumchlorid mit einem größeren Reservoir, das sehr weit evakuirt
war. Als das Röhrchen rasch auf etwa 300° erhitzt wurde, explodirte das
Salz; das Röhrchen wurde zerbrochen und das Salz weit umhergeschleudert.
Im Augenblick der Explosion konnte in der Röhre gar kein merklicher
Druck herrschen. Der Apparat war übrigens vorher einer versuchsweisen
Erhitzung unter gleichen Versuchsbedingungen, aber ohne Radium,
unterworfen gewesen, ohne daß ein derartiger Unfall eingetreten wäre.
Diese Versuche zeigen, daß es gefährlich ist, altes Radiumsalz zu
erhitzen, und daß es ferner gefährlich ist, das Radium lange Zeit
hindurch in einer geschlossenen Röhre aufzubewahren.
t) Entstehung von Thermoluminescenz
-----------------------------------
Gewisse Körper wie z. B. Flußspat werden leuchtend, wenn man sie
erwärmt: sie sind thermoluminescirend; ihre Leuchtfähigkeit erschöpft
sich nach einiger Zeit; sie erlangen jedoch ihre Fähigkeit, durch
Erwärmung zu leuchten, wieder durch die Einwirkung eines Funkens oder
des Radiums. Das Radium vermag also die thermoluminescirenden
Eigenschaften dieser Körper wieder herzustellen[80]. Bei der Erhitzung
erfährt der Flußspat eine Umwandlung, die von einer Lichtemission
begleitet ist. Wenn der Flußspat sodann der Wirkung des Radiums
ausgesetzt wird, so findet eine Umwandlung im entgegengesetzten Sinne
statt, die ebenfalls von einer Lichtemission begleitet ist.
Ein durchaus analoges Phänomen findet statt, wenn man das Glas der
Radiumwirkung aussetzt. Auch dort entsteht eine Unformung des Glases,
während es unter der Wirkung der Radiumstrahlen leuchtet: diese
Umformung wird ganz sicher bewiesen durch die dabei auftretende und sich
stetig vermehrende Färbung. Erhitzt man sodann das veränderte Glas, so
findet die umgekehrte Umwandlung statt, das Glas entfärbt sich und
hierbei findet eine Lichtentwicklung statt. Es ist wohl sehr
wahrscheinlich, daß man es hierbei mit einer chemischen Modifikation zu
tun hat und daß die Lichtentwicklung an diese Modifikation geknüpft ist.
Diese Erscheinung könnte allgemeiner Natur sein. Es könnte sein, daß die
Fluorescenz unter der Einwirkung des Radiums und das Leuchten der
Radium-haltigen Substanzen notwendig mit einer chemischen oder
physikalischen Umwandlung der das Licht emittirenden Substanz verknüpft
sind.
u) Radiographieen
-----------------
Die radiographische Wirkung der neuen radioaktiven Substanzen ist sehr
intensiv. Gleichwohl muß das anzuwendende Verfahren beim Polonium ein
ganz anderes sein als beim Radium. Das Polunium wirkt nur auf sehr
kleine Entfernungen und wird durch feste Schirme sehr geschwächt; die
Wirkung läßt sich praktisch leicht durch einen dünnen Schirm
unterdrücken. (1 mm Glas). Das Radium wirkt auf viel größere
Entfernungen. Die radiographische Wirkung der Radiumstrahlen läßt sich
in Luft noch auf Entfernungen von über 2 m beobachten, selbst wenn das
strahlende Präparat in einem Glasröhrchen eingeschlossen ist. Die unter
diesen Bedingungen wirkenden Strahlen gehören zur β- und
γ-Gruppe. Dank den Unterschieden in der Durchlässigkeit
verschiedener Körper für die Strahlen kann man, wie bei den
Röntgenstrahlen mit verschiedenen Objekten, Radiographieen erhalten. Die
Metalle sind im allgemeinen undurchsichtig, nur Aluminium ist sehr
durchlässig. Zwischen Fleisch und Knochen besteht kein merklicher
Unterschied in der Durchlässigkeit. Man kann mit großer Entfernung und
sehr kleinen Strahlungsquellen arbeiten und erhält dann sehr scharfe
Radiographieen. Es ist für die Schönheit der Bilder sehr vorteilhaft,
die β-Strahlen durch ein Magnetfeld zur Seite zu werfen und nur die
γ-Strahlen zu benutzen. Die β-Strahlen werden nämlich beim
Durchstrahlen des abzubildenden Objektes einigermaßen diffundiert und
rufen einen gewissen Schleier hervor. Wenn man sie unterdrückt, so muß
man längere Zeit exponieren, erhält aber dafür schönere Besultate. Zur
Radiographie eines Portemonais gebraucht man einen Tag mit einigen
Centigrammen Radiumsalz als Strahlungsquelle, die in einer Glasröhre in
1 m Abstand von der empfindlichen Platte sich befinden, während das
Objekt sich vor der Platte befindet. Befindet ich die Quelle in 20 cm
Abstand von der Platte, so erhält man dasselbe Resultat in einer Stunde.
In unmittelbarer Nachbarschaft der Strahlungsquelle wird die Platte
augenblicklich beeinflußt.
[Fig. 11]
v) Physiologische Wirkungen.
----------------------------
Die Radiumstrahlen üben eine Wirkung auf die Epidermis aus. Diese
Wirkung wurde von Herrn Walkhoff[110] beobachtet und von Herrn
Giesel[34] bestätigt, später auch von den Herren Becquerel und
Curie[111].
Wenn man auf die Haut eine Celluloid- oder eine sehr dünne Gummikapsel
legt, die sehr aktives Radiumsalz enthält, und einige Zeit darauf liegen
läßt, so entsteht eine Rötung der Haut, entweder sofort oder nach
Verlauf einer um so längeren Zeit, je schwächer und je kürzer dauernd
die Einwirkung war; dieser rote Fleck erscheint an der Stelle, die der
Wirkung ausgesetzt war; die lokale Veränderung der Haut ähnelt in
Aussehen und Entwicklung einer Verbrennung. In manchen Fällen bildet
sich eine Blase. Wenn die Exposition sehr lange gedauert hat, so bildet
sich ein sehr schwer heilendes Geschwür. Bei einem Versuch ließ Herr
Curie ein relativ wenig aktives Präparat 10 Stunden lang wirken. Die
Rötung zeigte sich sofort und später entstand eine Wunde, die vier
Monate zur Heilung erforderte. Die Epidermis war lokal zerstört und
konnte sich nur sehr langsam und schwierig unter Entstehung einer sehr
deutlichen Narbe neu bilden. Eine Radiumverbrennung nach halbstündiger
Expositionsdauer erschien nach zwei Wochen, bildete eine Blase und
heilte nach weiteren zwei Wochen. Eine andre Verbrennung, durch eine
Exposition von nur acht Minuten hervorgerufen, verursachte einen roten
Fleck, der nach zwei Monaten erschien und nur unbedeutende Wirkung
hatte.
Die Wirkung des Radiums auf die Haut kann durch Metalle hindurch
stattfinden; doch wird sie hierdurch geschwächt. Um sich vor der Wirkung
zu schützen, soll man es vermeiden, das Radium lange bei sich
herumzutragen, außer wenn man es in eine Bleihülle einschließt.
Die Wirkung des Radiums auf die Haut wurde von Herrn Dr. Danlos am
Hospital Saint-Louis darauf hin untersucht, ob es zur Behandlung
gewisser Hautkrankheiten geeignet sei, eine Methode, die der Behandlung
mit Röntgenstrahlen oder mit ultraviolettem Lichte analog ist. Das
Radium giebt in dieser Hinsicht ermutigende Resultate; die durch die
Radiumwirkung stellenweise zerstörte Epidermis stellt sich in gesundem
Zustande wieder her. Die Wirkung des Radiums ist tiefergehend als die
des Lichtes, und seine Anwendung ist leichter als die des Lichtes und
der Röntgenstrahlen. Die Untersuchung der Anwendungsbedingungen ist
natürlich etwas langwierig, weil man den Effekt der Anwendung nicht
unmittelbar beurteilen kann.
Herr Giesel bemerkte die Wirkung des Radiums auf Pflanzenblätter. Die
der Wirkung unterworfenen Blätter werden gelb und zerfallen.
Herr Giesel entdeckte ferner die Wirkung der Strahlen auf das Auge. Wenn
man in der Dunkelheit ein strahlendes Präparat in die Nähe des
geschlossenen Augenlides oder der Schläfe bringt, so hat man die
Empfindung einer das Auge erfüllenden Helligkeit. Die Erscheinung ist
von den Herren Himstedt und Nagel[112] näher untersucht worden. Diese
Physiker zeigten, daß alle Medien des Auges unter der Wirkung des
Radiums fluorescirend werden, wodurch sich die beobachtete
Lichtempfindung erklärt. Blinde, deren Netzhaut intakt ist, sind gegen
die Einwirkung des Radiums empfindlich, während solche mit kranker
Netzhaut keine von den Strahlen herrührende Lichtempfindung verspüren.
Die Radiumstrahlen verhindern oder hemmen die Entwicklung von
Bakterienkulturen, doch ist diese Wirkung nicht sehr stark[113].
Neuerdings zeigte Herr Danysz[114], daß die Radiumstrahlen energisch auf
Rückenmark und Gehirn wirken. Nach einer Einwirkung von einer Stunde
entstehen Lähmungen bei den Versuchstieren, die meistens nach einigen
Tagen sterben.
w) Wirkung der Temperatur auf die Strahlung.
--------------------------------------------
Man weiß noch wenig darüber, in welcher Weise die Emission der
radioaktiven Substanzen sich mit der Temperatur ändert. Doch ist
bekannt, daß die Emission bei tiefen Temperaturen bestehen bleibt. Herr
Curie[115] senkte ein Gefäß mit Radiumhaltigem Baryumchlorid in flüssige
Luft. Das Leuchten des strahlenden Präparates bleibt hierbei bestehen.
Im Moment, wo man die Röhre aus dem Kältebade herauszieht, scheint sie
sogar stärker zu leuchten als vorher. Bei der Temperatur der flüssigen
Luft fährt das Radium fort, die Fluorescenz des Urankaliumsulfats zu
erregen. Herr Curie stellte durch elektrische Messungen, die in einiger
Entfernung von der Strahlungsquelle ausgeführt wurden, fest, daß die
Strahlung dieselbe Intensität besitzt, wenn das Radium sich auf der
Temperatur der Umgebung befindet, wie wenn es sich in dem Gefäß mit
flüssiger Luft befindet. Bei diesen Versuchen befand sich das Radium auf
dem Boden einer einseitig geschlossenen Röhre. Die Strahlen traten durch
das offene Ende der Röhre aus, passirten einen gewissen Luftraum und
wurden in einem Kondensator aufgefangen. Man maß die Wirkung der
Strahlen auf die Luft des Kondensators, indem man die Röhre entweder in
freier Luft ließ oder sie bis zu einer gewissen Höhe mit flüssiger Luft
umgab. Das erhaltene Resultat war in beiden Fällen dasselbe.
Wenn man das Radium auf eine hohe Temperatur erhitzt, so bleibt die
Radioaktivität bestehen. Frisch gesehmolzenes (bei etwa 800°)
Radium-Baryumchlorid ist radioaktiv und leuchtend. Längere Erhitzung auf
hohe Temperatur hat jedoch eine zeitweise Abnahme der Radioaktivität des
Präparates zur Folge. Diese Abnahme ist sehr bedeutend, sie kann 75
Proz. der Gesamtstrahlung betragen. Die relative Abnahme ist weniger
bedeutend für die absorbirbaren als für die durchdringenden Strahlen,
die durch die Erhitzung fast unterdrückt werden. Mit der Zeit nimmt die
Strahlung des Präparates wieder die frühere Stärke und Zusammensetzung
an; dieser Zustand wird etwa nach Verlauf von zwei Monaten nach der
Erhitzung erreicht.
Viertes Kapitel. Inducirte Radioaktivität.
==========================================
a) Mitteilung der Radioaktivität an ursprünglich inaktive Substanzen.
---------------------------------------------------------------------
Im Laufe unserer Untersuchungen über die radioaktiven Körper bemerkten
wir, Herr Curie und ich[116], daß jede Substanz, die sich einige Zeit in
der Nachbarschaft eines Radium-haltigen Salzes befindet, selbst
radioaktiv wird. Bei unserer ersten hierauf bezüglichen Publikation
befaßten wir uns mit dem Nachweis, daß die so von ursprünglich inaktiven
Substanzen erworbene Radioaktivität nicht etwa von einem Transport
radioaktiven Staubes herrührt, der sich an der Oberfläche dieser
Substanzen niedergeschlagen hätte. Diese jetzt ganz gesicherte Tatsache
wird klar bewiesen durch die im Folgenden beschriebenen Versuche, und
vor allen Dingen durch die Gesetze, nach denen die in ursprünglich
inaktiven Stoffen hervorgerufene Radioaktivität verschwindet, wenn man
sie der Einwirkung des Radiums entzieht.
Wir haben der so entdeckten neuen Erscheinung den Namen inducirte
Radioaktivität gegeben.
In derselben Arbeit haben wir die Hauptmerkmale der inducirten
Radioaktivität angegeben. Wir haben Platten von verschiedenen Substanzen
aktivirt, indem wir sie in die Nachbarschaft fester Radium-haltiger
Salze brachten und haben die Radioaktivität dieser Platten mittels der
elektrischen Methode untersucht. Dabei beobachteten wir folgende
Tatsachen:
1. Die Aktivität einer der Wirkung des Radiums ausgesetzten Platte
wächst mit der Expositionsdauer und nähert sich asymptotisch einem
gewissen Grenzwert.
2. Die Aktivität einer Platte, die vom Radium aktivirt und dann dieser
Einwirkung entzogen wird, verschwindet nach einigen Tagen. Der
Abfall der inducirten Aktivität gegen Null erfolgt nach einem
asymptotischen Gesetz.
3. Bei sonst gleichen Bedingungen ist die von einem bestimmten
Radium-haltigen Präparat auf verschiedenen Platten inducirte
Radioaktivität unabhängig von der Natur der Platten. Glas, Papier,
Metalle aktivirten sich in gleicher Stärke.
4. Die auf einer bestimmten Platte von verschiedenen Radium-haltigen
Präparaten inducirte Radioaktivität hat einen um so höheren
Grenzwert, je aktiver das Präparat ist.
Kurze Zeit darauf veröffentlichte Herr Rutherford[27,117] eine Arbeit,
aus der folgt, daß die Thorverbindungen die Erscheinung der inducirten
Radioaktivität hervorrufen können. Rutherford fand für diese Erscheinung
dieselben Gesetze, wie die oben genannten, und entdeckte ferner die
wichtige Tatsache, daß Körper, die negativ elektrisch geladen sind, sich
stärker aktiviren als andere. Rutherford beobachtete ferner, daß Luft,
die über Thorium-Oxyd gestrichen war, 10 Minuten lang eine merkliche
Leitfähigkeit bewahrte. Die Luft teilt in diesem Zustande inducirte
Radioaktivität an inaktive Substanzen mit, vor allem an solche, die
negativ geladen sind. Rutherford interpretirte seine Versuche durch die
Annahme, daß die Thorverbindungen, und vor allem das Oxyd, eine
besondere radioaktive Emanation aussenden, die von Luftströmen mit
fortgerissen wird und positiv geladen ist. Diese Emanation soll die
Ursache der inducirten Radioaktivität sein. Herr Dorn[64] hat die
Versuche, die Rutherford mit Thoroxyd gemacht hatte, mit Radium-haltigen
Baryumsalzen wiederholt.
Herr Debierne[33,118] zeigte, daß das Aktinium in äußerst starkem Maße
induzirte Aktivität in benachbarten Körpern hervorruft. Ebenso wie bei
dem Thorium findet eine starke Mitnahme der Aktivität durch Luftströme
statt.
Die inducirte Aktivität zeigt sehr veränderliches Aussehen und wenn man
die Aktivirung einer Substanz in der Nähe von Radium in freier Luft
bewirkt, so erhält man sehr unregelmäßige Resultate. Die Herren Curie
und Debierne[119] bemerkten, daß die Erscheinung im Gegensatz hierzu
sehr regelmäßig ist, wenn man mit einem geschlossenen Gefäß arbeitet.
Sie haben deshalb die Aktivirung im geschlossenen Gefäß untersucht.
b) Aktivirung in geschlossenem Gefäß.
-------------------------------------
Die inducirte Radioaktivität ist sowohl stärker, wie auch regelmäßiger,
wenn man in einem geschlossenen Gefäß arbeitet. Die aktive Substanz
befindet sich in einem kleinen Glaßgefäß a (Fig. 12) mit einer Offnung
bei o in der Mitte einer geschlossenen Umhüllung. Verschiedene Platten
A, B, C, D, E, die sich in der Umhüllung befinden, werden nach einer
eintägigen Exposition radioaktiv. Bei gleichen Dimensionen ist die
Radioaktivität dieselbe, unabhängig von der Natur der Platten (Blei,
Kupfer, Aluminium, Glas, Hartgummi, Wachs, Pappdeckel, Paraffin). Die
Aktivität einer Fläche einer dieser Platten ist um so größer, je größer
der freie Raum vor dieser Fläche ist.
[Fig. 12]
Wiederholt man den vorigen Versuch mit völlig geschlossenem Gefäß a, so
erhält man keine inducirte Aktivität.
Die Strahlung des Radiums kommt bei der Hervorrufung der inducirten
Radioaktivität nicht direkt in Betracht, so wird z. B. bei dem vorigen
Versuch die durch den dicken Bleischirm PP geschützte Platte D ebenso
aktiv wie B und E.
Die Radioaktivität überträgt sich in der Luft von Punkt zu Punkt von der
strahlenden Substanz bis zum zu aktivirenden Körper. Sie kann sich
selbst durch sehr enge Kapillarröhren weithin fortpflanzen.
Die inducirte Aktivität ist gleichzeitig intensiver und regelmäßiger,
wenn man das feste Radium-haltige Salz durch eine wässrige Lösung
ersetzt.
Flüssigkeiten können inducirte Radioaktivität annehmen. Man kann z. B.
reines Wasser radioaktiv machen, wenn man es in das Innere einer
geschlossenen Hülle stellt, die außerdem eine Lösung Radium-haltigen
Salzes enthält.
Manche Körper werden leuchtend, wenn man sie in ein Aktivirungsgefäß
bringt (phosphorescirende und fluorescirende Körper (Glas, Papier,
Baumwolle, Wasser, Salzlösungen). Phosphorescirendes Zinksulfid leuchtet
unter diesen Bedingungen besonders stark. Die Radioaktivität dieser
leuchtenden Körper ist jedoch dieselbe, wie die eines Metallstücks oder
eines andren Körpers, der sich unter gleichen Bedingungen aktivirt, ohne
leuchtend zu werden.
Welches auch immer die im geschlossenen Gefäß zu aktivirende Substanz
ist, sie nimmt eine mit der Zeit wachsende Aktivität an, und erreicht
schließlich einen Grenzwert, der immer derselbe ist, wenn man mit
derselben aktivirenden Substanz und derselben Versuchsanordnung
arbeitet.
Der Grenzwert der inducirten Radioaktivität ist unabhängig von der Natur
des Gases, das sich in dem Aktivirungsgefäß befindet (Luft, Wasserstoff,
Kohlensäure).
Der Grenzwert der inducirten Aktivität in einem bestimmten Gefäß hängt
bloß von der darin in Lösung befindlichen Radiummenge ab, und scheint
ihr proportional zu sein.
c) Rolle der Gase bei den Erscheinungen der inducirten Radioaktivität.
Emanation.
---------------------------------------------------------------------------------
Die Gase in einem Aktivirungsgefäß, das Radium in fester Form oder in
Lösung enthält, sind radioaktiv. Diese Aktivität bleibt bestehen, wenn
man das Gas durch eine Röhre absaugt und in einem Probiergläschen
auffängt. Die Wände des letzteren werden dann selbst radioaktiv und
leuchten im Dunklen. Aktivität und Lichtemission des Gläschens
verschwinden nachher vollständig, aber sehr langsam, und man kann die
Radioaktivität noch nach einem Monat konstatiren.
Vom Beginn unsrer Untersuchungen an haben wir, Herr Curie und ich[120],
aus der Pechblende durch Erhitzung ein stark radioaktives Gas extrahirt,
die Aktivität ist jedoch ebenso wie bei dem vorigen Versuch schließlich
vollständig verschwunden. Im Spektrum dieses Gases haben wir keine neue
Linie bemerkt.[^22]
Die inducirte Radioaktivität breitet sich also beim Radium, Thorium und
Aktinium von Punkt zu Punkt durch das Gas hindurch aus, vom aktiven
Körper bis zu den Wänden des Aktivirungsgefäßes, und die aktivirende
Eigenschaft wird mit dem Gase selbst fortgeführt, wenn man dieses aus
den Gefäßen heraussaugt.
Wenn man die Radioaktivität Radium-haltiger Stoffe mit der elektrischen
Methode mißt (mit dem in Fig. 1 dargestellten Apparat), so wird auch die
Luft zwischen den Platten radioaktiv; gleichwohl bemerkt man beim
Hindurchschicken eines Luftstromes zwischen den Platten keine merkliche
Verminderung des Stromes, woraus hervorgeht, daß die im Raume zwischen
den Platten ausgebreitete Radioaktivität wenig gegen die des festen
Radiums selbst in Betracht kommt.
Ganz anders verhält es sich beim Thor. Die Unregelmäßigkeiten, die ich
bei der Messung der Radioaktivität der Thorverbindungen bemerkte, kamen
daher, daß ich damals mit einem offenen Luftkondensator arbeitete; der
geringste Luftstrom bringt hier aber eine beträchtliche Änderung in der
Stromintensität hervor, weil die in der Nachbarschaft des Thors
verbreitete Aktivität wesentlich gegen die der Substanz selbst in
Betracht kommt.
Noch ausgesprochener ist dieser Effekt beim Aktinium. Ein stark aktives
Aktiniumpräparat erscheint viel weniger aktiv, wenn man einen Luftstrom
über die Substanz schickt.
Die radioaktive Energie ist also im Gase in einer besonderen Form
enthalten. Herr Rutherford nimmt an, daß gewisse radioaktive Körper
fortwährend ein materielles radioaktives Gas entwickeln, das er mit dem
Namen "Emanation" bezeichnet. Dieses Gas hätte die Eigenschaft, die
Körper in dem Raume, in dem es verbreitet ist, radioaktiv zu machen. Die
eine Emanation aussendenden Körper sind: Radium, Thorium, Aktinium.
d) Entaktivirung fester aktivirter Körper in freier Luft.
---------------------------------------------------------
Ein fester Körper, der in einem Aktivirungsgefäß durch Radium während
genügend langer Zeit aktivirt worden ist, und dann aus dem Gefäß
herausgenommen wird, entaktivirt sich an freier Luft nach einem
Exponentialgesetz, das für alle Körper dasselbe und durch folgende
Formel darstellbar ist[121]:
[I = I0.[a.e^(-t/theta1) - (a-1).e^(-t/theta2)]]
Hierbei ist I_0 die Anfangsintensität der Strahlung im Moment, wo man
die Platte aus dem Gefäß herausnimmt, I die Intensität zur Zeit t; a ist
ein Zahlenkoeffizient a = 4,20; θ_1 und θ_2 sind
Zeitkonstanten und zwar: θ_1 = 2420 Sekunden, θ_2 =
1860 Sekunden. Nach Verlauf von zwei bis drei Stunden verwandelt sich
dieses Gesetz merklich in ein einfaches Exponentialgesetz, da der
Einfluß des zweiten Exponentialgliedes dann unmerklich geworden ist. Das
Entaktivirungsgesetz ist demnach derart, daß die Strahlungsintensität in
28 Minuten auf die Hälfte ihres Wertes sinkt. Dieses Gesetz kann als
charakteristisch für die Entaktivirung fester Körper gelten, die durch
Radium aktivirt sind.
Durch Aktinium aktivirte feste Körper entaktiviren sich nach einem
ähnlichen Gesetz wie das vorige, doch ist die Entaktivirung etwas
langsamer[122].
Durch Thorium aktivirte feste Körper entaktiviren sich viel langsamer;
die Strahlungsintensität sinkt in 11 Stunden auf die Hälfte[117].
e) Entaktivirung in geschlossenem Gefäß. Zerstörungsgeschwindigkeit der
Emanation.
----------------------------------------------------------------------------------
Ein vom Radium aktivirtes und dann der Einwirkung entzogenes
geschlossenes Gefäß entaktivirt sich nach einem viel langsamer
verlaufenden Gesetz, als der Entaktivirung in freier Luft
entspricht.[123] Man kann z. B. den Versuch so machen, daß man eine
Glasröhre im Innern aktivirt, indem man sie während einer gewissen Zeit
mit einer Lösung eines Radiumsalzes kommuniciren läßt. Man schmilzt dann
die Röhre an der Lampe zu und mißt die Intensität der die Wände
durchdringenden Strahlung während der Dauer der Entaktivirung.
Die Entaktivirung erfolgt nach einem Exponentialgesetz, das sehr genau
durch die Formel