3) Q-q = (Q-q_0)⋅ e^{-t/δ},

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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Untersuchungen über die radioaktiven Substanzen von Marie Curie, übersetzt und mit Litteratur-Ergänzungen versehen von W. Kaufmann · 第 26 / 32 题