wobei q_0 die zur Zeit t im Radium vorhandene Emanation.
Nach Formel 3) wächst der Überschuß (Q — q) an Emanation, den das Radium
im Gleichgewichtszustande über den zu einem gegebenen Zeitpunkt
vorhandenen Betrag enthält, nach einem Exponentialgesetz, das identisch
ist mit dem für das spontane Verschwinden der Emanation geltenden. Da
aber die Strahlung des Radiums proportional der Emanationsmenge ist, so
muß der Überschuß der Endintensität über die momentane Intensität der
Strahlung nach demselben Gesetz abnehmen; der Überschuß muß also in etwa
vier Tagen auf die Hälfte sinken.
Die vorliegende Theorie ist unvollständig, da der Emanationsverlust
durch Abgabe nach außen vernachlässigt ist. Es ist jedoch schwer zu
sagen, wie man die Abhängigkeit dieses Vorgangs von der Zeit anzusetzen
hat. Vergleicht man die Resultate der Versuche mit denen der
unvollständigen Theorie, so findet man keine befriedigende
Übereinstimmung; man gewinnt jedoch die Überzeugung, daß die fragliche
Theorie wenigstens einen Teil der Wahrheit enthält. Das Gesetz, nach dem
der Überschuß der Endaktivität über die gerade vorhandene in 4 Tagen auf
die Hälfte abnehmen soll, stellt die Reaktivirung nach vorausgegangener
Erhitzung für etwa 10 Tage mit ziemlicher Annäherung dar. Im Falle der
Reaktivirung nach vorheriger Auflösung scheint dasselbe Gesetz annähernd
zu passen für einen gewissen Zeitraum, der 2 bis 3 Tage nach der
Trocknung des Präparates beginnt und 10 bis 15 Tage dauert. Die
Erscheinungen sind übrigens komplicirt; das beschriebene Gesetz sagt
nichts darüber, warum die durchdringenden Strahlen in stärkerem
Verhaltniß geschwächt werden als die absorbirbaren.
Fünftes Kapitel. Natur und Ursache der Erscheinungen der Radioaktivität
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Von Beginn der Untersuchungen über die radioaktiven Körper an, als die
Eigenschaften dieser Körper noch kaum bekannt waren, stellte die
Selbsttätigkeit ihrer Strahlung ein Problem von größtem Interesse für
die Physiker dar. Heutzutage haben wir in der Kenntniß der radioaktiven
Körper große Fortschritte gemacht und können einen radioaktiven Körper
von großer Intensität, das Radium, isoliren. Die Ausnutzung der
merkwürdigen Eigenschaften des Radiums erlaubte eine tiefgehende
Untersuchung der von den radioaktiven Körpern ausgehenden Strahlung; die
verschiedenen bisher untersuchten Strahlengruppen bieten Analogien mit
den in Entladungsröhren vorkommenden Strahlen, Kathoden-, Röntgen- und
Kanalstrahlen. Dieselben Strahlengruppen findet man auch in den von
Röntgenstrahlen erzeugten Sekundärstrahlen wieder[89,90], sowie in der
Strahlung der inducirt aktiven Körper.
Wenn aber auch die Natur der Strahlung gegenwärtig besser bekannt ist,
so bleibt doch die Ursache der selbsttätigen Strahlung geheimnißvoll,
und die Erscheinung ist für uns noch immer ein Rätsel und ein Gegenstand
tiefsten Erstaunens.
Die selbsttätig radioaktiven Körper und vor allem das Radium stellen
Energiequellen dar. Ihre Energieproduktion wird uns bemerkbar durch die
Becquerelstrahlung, durch die chemischen und optischen Effekte und die
fortwährende Wärmeentwicklung.
Man hat sich oft gefragt, ob die Energie in den radioaktiven Körpern
selbst erzeugt wird, oder ob diese Körper sie von äußeren Quellen
entlehnen. Keine von den zahlreichen Hypothesen, die aus diesen beiden
Gesichtspunkten entsprungen sind, hat bis jetzt eine experimentelle
Bestätigung erfahren.
Man kann annehmen, daß die radioaktive Energie früher einmal angehäuft
worden ist und sich allmählich erschöpft wie eine Phosphorescenz von
langer Dauer. Man kann sich vorstellen, daß die Entwicklung radioaktiver
Energie mit einer Umwandlung des strahlenden Atoms selbst, das sich in
einem Entwicklungszustande befindet, verbunden ist; die Tatsache, daß
das Radium kontinuirlich Wärme entwickelt, spricht zu Gunsten dieser
Anschauung. Man kann annehmen, daß die Umwandlung von einem
Gewichtsverlust begleitet ist und von einer Emission materieller
Teilchen, aus denen die Strahlung besteht. Die Energiequelle kann ferner
in der Gravitationsenergie gesucht werden. Endlich kann man sich
vorstellen, daß der Raum fortwährend von einer noch unbekannten
Strahlung durchsetzt werde, die bei ihrem Durchgang durch radioaktive
Körper aufgehalten und in die radioaktive Energie umgewandelt wird.
Man kann für und wider jede dieser Anschauungsweisen viele Gründe
vorbringen, und meistens haben die Versuche, die Konsequenzen dieser
Hypothesen experimentell zu verificiren, negative Resultate gegeben. Die
radioaktive Energie des Radiums und des Urans scheint sich bis jetzt
nicht zu erschöpfen und überhaupt keine merkliche Veränderung mit der
Zeit zu erfahren. Demarçay hat eine Probe reinen Radiumchlorids in einem
Intervall von fünf Monaten spektroskopisch untersucht; er beobachtete am
Ende der fünf Monate keine Veränderung des Spektrums. Die Hauptlinie des
Baryums, die im Spektrum sichtbar war und die spurenweise Anwesenheit
von Baryum anzeigte, hatte sich in dem betrachteten Zeitraum nicht
verstärkt; das Radium hatte sich also nicht in merklicher Weise in
Baryum verwandelt.
Die von Herrn Heydweiller[135] angekündigten Gewichtsänderungen der
Radiumverbindungen können noch nicht als gesicherte Tatsache betrachtet
werden.
Die Herren Elster und Geitel[136] fanden, daß die Radioaktivität des
Urans sich auf dem Grunde eines 850 m tiefen Schachtes nicht ändert;
eine Erdschicht von dieser Dicke brächte also keine Änderung in der
hypothetischen Primärstrahlung, die die Radioaktivität des Urans
verursachen sollte, hervor.
Wir haben die Radioaktivität des Urans zur Mittags- und zur
Mitternachtszeit untersucht, von dem Gedanken ausgehend, daß die
hypothetische Primärstrahlung ihre Quelle in der Sonne habe und beim
Durchgang durch die Erde teilweise absorbirt werde. Der Versuch ergab
keinen Unterschied beider Messungen.
Die neuesten Untersuchungen sprechen zu Gunsten der Hypothese einer
Umwandlung des Radiumatoms; diese Hypothese ist bereits im Beginn der
Untersuchungen über die Radioaktivität ausgesprochen worden[13]; sie
wurde von Herrn Rutherford frei übernommen, der annahm, daß die
Emanation des Radiums ein materielles Gas sei, das eines der
Spaltungsprodukte des Radiums darstelle[125].
Die neuen Versuche der Herren Ramsay und Soddy laufen auf den Beweis
hinaus, daß die Emanation ein instabiles Gas ist, das sich von selbst
unter Bildung von Helium zerstört. Andrerseits ließe sich die
fortwährende Wärmeentwicklung des Radiums nicht durch eine gewöhnliche
chemische Reaktion erklären, während sie sehr wohl ihren Ursprung in
einer Umwandlung des Atoms haben könnte.
Bedenken wir endlich noch, daß die neuen radioaktiven Substanzen sich
immer in den Uranmineralien vorfinden, und daß wir vergeblich in dem
käuflichen Baryum nach Radium gesucht haben (s. S. 38), daß also das
Vorkommen des Radiums an das des Urans gebunden zu sein scheint. Die
Uranmineralien enthalten ferner Argon und Helium und dieses
Zusammentreffen ist wohl kaum einem Zufall zuzuschreiben. Das
gleichzeitige Vorkommen dieser verschiedenen Körper in denselben
Mineralien führt zu der Annahme, daß die Gegenwart der einen für die
Bildung der andren notwendig ist.
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Literarische Ergänzungen
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(bis Oktober 1903).[^24]
A. Originalarbeiten.
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