Die Erscheinung, die wir schon besprochen haben, zeigt sich jetzt am

stärksten: mit jeder weiteren Extrapolation werden die Grenzen weiter,

die Zahlen unsicherer. Doch dürfen wir den Wert der gewonnenen Zahlen

auch nicht gar zu sehr unterschätzen. Es ist nicht anzunehmen, daß

bei all den Vermutungen und Rechnungen immer gerade die niederste

oder die höchste Zahl die richtige gewesen sei; in den meisten Fällen

wird eine mittlere Zahl das Richtige treffen, und wo die wirklichen

Zahlen von der Mitte abweichen, da wird sich wohl nach den Regeln der

Wahrscheinlichkeit eine zu niedrige mit einer zu hohen Zahl wieder

ausgleichen, so daß zum Schluß die Wahrheit doch ungefähr in der Mitte

liegen wird. So können wir mit ziemlicher Sicherheit für das Alter

des Kambriums einige Hunderte von Jahrmillionen ansetzen. Wir kennen

zwar noch nicht die genaue Größe selber, aber doch die Größenordnung

der seit dem Kambrium verflossenen Zeit. Weiter wollen wir aber

nicht zurückgehen, denn die Unsicherheiten, die uns im Präkambrium

erwarten, sind derartig groß, daß wir die Hoffnung auf ein einigermaßen

brauchbares Resultat von vornherein aufgeben müssen. Wir können

zunächst nur sagen, daß das Präkambrium ungeheure Zeiträume umfassen

muß, denen gegenüber vielleicht die ganze übrige Erdgeschichte auf ein

kleines Maß zusammenschrumpft.

Ein gewisses Unbehagen können wir aber trotz allem bei der nunmehr bis

zum Ende durchgeführten Methode der Extrapolation nicht los werden.

Die einzige ganz sichere Grundlage für die Berechnung sind eben allein

die 5000 Jahre, die das Eis zu seinem Zurückweichen von Schonen bis

zur Eisscheide brauchte. Von dieser Zahl aus mußten wir nach der einen

Seite den nicht unmittelbar gegebenen Anschluß an die Gegenwart finden,

nach der anderen Seite hin zurück in die geologische Vergangenheit

schließen.

Wie weit haben wir uns von unserer unbedeutenden Berechnungsgrundlage

aus zurückgewagt! Es bedeutet eine Grundschwierigkeit der Methode, die

mit Vergleichungen und Schätzungen immer weiter zurückgreift, daß die

Gefahr der perspektivischen Fehler, wie wir sie nennen wollen, kaum

umgangen werden kann: das Nächstliegende übersehen wir verhältnismäßig

klar und deutlich, das Fernliegende rückt schon mehr zusammen, und das

Fernste, das in Wirklichkeit den weitaus größten Raum einnimmt, gibt

uns gar keine Einzelheiten mehr. So sind wir nur zu sehr geneigt, die

nächstliegende Vergangenheit wegen der Fülle der aus ihr bekannten

Ereignisse zu überschätzen, die fernliegende Vergangenheit wegen

der Geringfügigkeit des aus ihr Bekannten zu unterschätzen. Ja, wenn

uns die Möglichkeit gegeben wäre, weit draußen in der grauen Ferne

geologischer Vergangenheit auch nur einen Punkt fest zu bestimmen und

mit absoluter Sicherheit sein Alter anzugeben, dann wären wir über alle

Schwierigkeiten der Schätzung und der Extrapolation mit einem Schlage

hinaus. Mit der Bestimmung jenes Punktes wäre uns ein fester Rahmen

gegeben, in den wir die gesamte geologische Geschichte einspannen

könnten.

Und diese Möglichkeit besteht! Das nächste Kapitel soll zeigen, wie uns

wunderbare Fortschritte der Physik und Chemie die Mittel dazu in die

Hand geben.

IV. Geologische Zeitmessung auf Grund radioaktiver Vorgänge

Es ist kaum mehr als ein Vierteljahrhundert vergangen, seit im

physikalischen Institut der Universität Würzburg eine Entdeckung gemacht

wurde, die zu den glücklichsten der ganzen Wissenschaftsgeschichte

gehört und die in ihren Folgen für die Entwicklung der Physik und

Chemie von der allergrößten Bedeutung werden sollte.

Im Jahr 1895 fand Professor ~Röntgen~, daß von der Wand der

Geißlerschen Röhren, mit denen er experimentierte, Strahlen

auszugehen schienen, die auch undurchsichtige Körper zu durchdringen

vermochten und durch die Wand der photographischen Kassette hindurch

die lichtempfindliche Platte beeinflußten. Die Entdeckung dieser

merkwürdigen X-Strahlen, wie er sie nannte, erregte das größte

Aufsehen. Während den Laien vor allem die geheimnisvollen Möglichkeiten

interessierten, mit diesen Strahlen auch undurchsichtige Körper

durchdringen zu können, reizte den Gelehrten in erster Linie das

wissenschaftliche Problem, und die Wissenschaft aller Länder ging

voll Spannung an die neuen Aufgaben heran. Der französische Physiker

~Becquerel~ vermutete einen Zusammenhang der Erscheinung mit der

Phosphoreszenz des Glases der Geißlerröhre und kam auf den Gedanken,

phosphoreszierende Uransalze auf eine lichtempfindliche Platte

einwirken zu lassen, mit dem Erfolg, daß auch er eine Schwärzung

der Platte erhielt (1896). Der zuerst vermutete Zusammenhang mit der

Phosphoreszenz, bei der immer eine Belichtung des Salzes vorausgehen

muß, stellte sich bald als unrichtig heraus; es ergab sich vielmehr,

daß einfach alle uranhaltigen Salze oder Erze die Eigenschaft hatten,

chemisch wirksame Strahlen auszusenden. Nun galt es, an dem neuen

Geheimnis der Uran- oder Becquerelstrahlen weiter zu arbeiten, und

schon nach zwei Jahren (1898) konnte das Ehepaar ~Pierre~ und ~Marya

Curie~ nach unendlichen Mühen aus einem Uranerz, der Uranpechblende,

einen Stoff abscheiden, der die strahlenden Eigenschaften in ungeheuer

verstärktem Maße aufwies und der daher von seinen Entdeckern den Namen

~Radium~, das Strahlende, bekam.

[Illustration: Abb. 17. Strahlung des Radiums.]

Jede neue Entdeckung gibt der Wissenschaft wieder neue Rätsel auf,

und nicht leicht sind ihr jemals schwierigere Aufgaben gestellt

worden als mit diesem neuentdeckten Element Radium. Eine der

ersten Beobachtungen war, daß das Radium andauernd ganz bedeutende

Energiemengen hervorbringt. 1 g Radium vermag in einer Stunde das

1-1,3fache seines Gewichts an Wasser vom Gefrierpunkt bis zum

Siedepunkt zu erhitzen, und das geht so fort, Tag für Tag und Monat

für Monat, ohne daß die Erzeugung von Wärme eine merkbare Abnahme

erfährt. Diese Erscheinung widersprach in auffallender Weise dem

Gesetz der Erhaltung der Energie: Hier schien tatsächlich Energie ohne

nachweisbare Ursache von selbst zu entstehen, hier schien wirklich

das Perpetuum mobile vorzuliegen, von dem die Physiker doch bewiesen

zu haben glaubten, daß es nicht existieren könne. Es zeigte sich

bald, daß die Wärmeerzeugung mit den Strahlen zusammenhängt, die

das Radium fortwährend aussendet. Wenn man die Radiumstrahlen dem

Einfluß eines kräftigen Elektromagneten unterwirft, so findet man,

daß es drei Arten von Strahlen sind, die von dem geheimnisvollen

Stoff ausgehen. Die nebenstehende Abb. 17 soll diese Erscheinung

darstellen. Das Radium sei in einem Bleiblock eingeschlossen, der die

Strahlen nur nach einer Richtung austreten läßt; ein Elektromagnet sei

so angebracht, daß sein Nordpol vor der Ebene des Papiers zu denken

ist, der Südpol hinter ihr. Erzeugt man nun durch Einschalten des

Stroms ein elektromagnetisches Feld, so trennen sich die verschiedenen

Strahlenarten, die zuerst einheitlich in gleicher Richtung austreten.

Nach links werden die sogenannten α-Strahlen abgelenkt; diese Art der

Ablenkung beweist für sie eine positive elektrische Ladung. Sie führen

wohl den größten Teil der gesamten Strahlungsenergie mit, haben aber

die geringste Durchdringungskraft; in der Luft vermögen sie nur 3-7 cm

weit vorzudringen. Anders verhalten sich die β-Strahlen, die sehr

stark nach rechts abgelenkt werden und dadurch ihre negativ elektrische

Ladung erkennen lassen. Gar nicht vom Elektromagneten beeinflußt werden

die γ-Strahlen, die auf größere Entfernung hin wirken wie die anderen

Strahlenarten und in ihren wesentlichen Eigenschaften durchaus den

Röntgenstrahlen entsprechen.

Eine Reihe von hervorragenden Physikern und Chemikern warf sich

auf die Erforschung dieser neuen, eine vollständige Umwälzung alter

Anschauungen versprechenden Erscheinungen. Es war noch jene Zeit, in

der die Wissenschaft international war, und wo deutsche, englische

und französische Forscher von Monat zu Monat durch neue Entdeckungen

sich gegenseitig weiterhalfen. So zeigte sich bald, daß in jedem Raum,

in dem Radium sich befand, nach einiger Zeit auch die Luft und die

Wände Strahlen aussandten, daß auch sie „radioaktiv“ wurden. Leitete

man die aktiv gewordene Luft vom Radium fort, so sank allerdings die

Strahlung nach einiger Zeit beträchtlich, um schließlich nach einigen

Wochen oder Monaten zu verschwinden. Die Erscheinung wies darauf

hin, daß die Aktivität der Luft von einem Gas herrühre, das aus dem

Radium entstanden sei. Diese Annahme erwies sich tatsächlich als

richtig; es konnte nachgewiesen werden, daß sich aus dem Radium ein

Gas, die Radium-Emanation bildet, das seinerseits wieder radioaktive

Eigenschaften aufweist, dessen Strahlung aber schon in wenigen Tagen

ganz beträchtlich in ihrer Wirksamkeit sinkt. Das rührt daher, daß die

Radium-Emanation verschwindet und an ihrer Stelle ein anderer fester

Stoff, das Radium A, entsteht. Aber auch dieser Stoff bleibt nicht

bestehen; nacheinander bilden sich noch eine ganze Reihe von Stoffen,

bis die Entwicklung in einem Stoff Radium G ihr Ende findet. Die

Vorgänge können nur so verstanden werden, daß sich jeder Stoff unter

ganz bestimmten Strahlungserscheinungen in den nächsten umwandelt;

die ganze Umwandlungsreihe, die sich so ergibt, wird durch Abb. 18

dargestellt. Dabei stellte sich weiterhin heraus, daß bei diesen

Umwandlungen auch Helium entsteht, ein Gas, das vor seiner Entdeckung

auf der Erde schon durch seine Linien im Sonnenspektrum bekannt war und

daher seinen Namen erhalten hat.

Wie sollten nun alle diese rätselhaften Erscheinungen gedeutet werden?

[Illustration: Abb. 18. Zerfallsreihe des Radiums.]

Die Erklärung geschah durch die ~Theorie vom Zerfall der radioaktiven

Elemente~, die 1902 von ~Rutherford~ und ~Soddy~ begründet wurde und

die sich seither in jeder Beziehung bewährt hat. Sie hängt eng zusammen

mit der Atomtheorie, die in den beiden letzten Jahrzehnten zu einem

vollständig gesicherten Besitz der Wissenschaft geworden ist. Wir

haben in den Atomen unendlich kleine Bausteine der Materie vor uns;

der Forscher vermag sie genau zu zählen und ihre Größe zu bestimmen;

ihr verschiedenartiger Aufbau bedingt das Wesen und die Eigenschaften

der uns bekannten chemischen Grundstoffe oder Elemente. Nun lehrt die

Zerfallstheorie, daß in den Atomen der radioaktiven Elemente gewaltige

Spannungen bestehen, die zu einem explosionsartigen, von rätselhaften

Strahlungserscheinungen begleiteten Zerfall führen können. Damit ist

auch erklärt, woher die andauernde Energieabgabe des Radiums stammt:

Ein Atom müssen wir uns mit geradezu gewaltigen Energiemengen geladen

denken; beim Zerfall des Atoms wird, ähnlich wie bei der Explosion

eines Sprengstoffs, ein Teil dieser Energie frei.

Die Untersuchung der Atomgewichte ergab weiterhin, daß es sich um

ein richtiges Auseinanderfallen der Atome in verschiedene Bruchstücke

handelt. Für das Radium (Abkürzung Ra) wurde ein Atomgewicht von 226

bestimmt; das heißt, das Radiumatom ist 226 mal so schwer wie das

leichteste bekannte Atom, das Wasserstoffatom. Radium-Emanation hat ein

Atomgewicht von 222, Radium A von 218, Radium B und C von 214, Radium

D, E und F (Polonium) von 210 und Radium G von 206. Die Atome verlieren

also bei ihrem Zerfall Teile ihrer Masse, und es zeigt sich, daß

regelmäßig die α-Strahlung eines Radioelements eine Verminderung des

Atomgewichts um 4 hervorbringt; das Atomgewicht des neu entstandenen

Stoffes ist um 4 geringer wie desjenigen, der die α-Strahlen aussandte.

Der Zusammenhang gab sich durch die Entdeckung, daß die ~α-Strahlen~

nichts anderes sind als ~positiv elektrisch geladene Heliumatome~.

Helium besitzt das Atomgewicht 4; das Sinken der Atomgewichte in

der Zerfallsreihe erklärt sich also daraus, daß beim Atomzerfall

Heliumatome explosiv fortgeschleudert werden.

Die Umwandlung chemischer Grundstoffe ineinander war damit zur

wissenschaftlichen Tatsache geworden. Das Radium wandelt sich über

verschiedene Zwischenstufen hinweg unter Abspaltung von Heliumatomen in

das Endprodukt Radium G um. Das bedeutete für die gesamte Chemie eine

ungeheure Umwälzung; es war damit bewiesen, daß die chemischen Elemente

nicht unter allen Umständen unveränderlich sind, sondern daß sie sich

zum Teil in andere umwandeln können. Der Traum der Alchimisten des

Mittelalters, welche die chemischen Grundstoffe ineinander verwandeln

wollten, war damit in gewissem Sinne zur Wirklichkeit geworden.

Nach diesen ersten grundlegenden Entdeckungen galt es nun, den Zerfall

bei den einzelnen Radioelementen in seinem zeitlichen Verlauf genau

zu untersuchen. Schon bald hatte es sich nämlich gezeigt, daß sich die

verschiedenen Stoffe mit ganz verschiedener Geschwindigkeit umwandeln.

Das Grundgesetz, nach dem der Zerfall vor sich geht, ist jedoch

bei allen Umwandlungen gleich; die Abb. 19 soll es zunächst für die

Radium-Emanation veranschaulichen.

Sind zu einem gewissen Zeitpunkt eine bestimmte Anzahl (n) Atome

Radium-Emanation vorhanden, so existieren nach einer gewissen Zeit (t =

3,85 Tage) nur noch die Hälfte der Atome (n/2), nach der doppelten Zeit

(2 t = 7,70 Tage) nur noch die Hälfte von diesem, also n/4 Atome, nach

der dreifachen Zeit (3 t) nur noch n/8 Atome. Im Verlauf der Zeit von

3,85 Tagen, der „~Halbwertszeit~“, sinkt die Zahl der Atome regelmäßig

durch Zerfall auf die Hälfte; sie wird infolgedessen immer geringer

werden, das gänzliche Verschwinden tritt aber erst nach ungeheuer

langer Zeit ein.[6]

[6] Würde der Zerfall der Emanation gleichmäßig mit

derselben Zahl von Atomen weitergehen, wie er zu Beginn

der Untersuchung einsetzt, so wäre schon nach 5,54

Tagen nichts mehr vorhanden. Diese Zahl nennt man die

„~mittlere Lebensdauer~“ der Radium-Emanation; sie steht

in einem genau berechenbaren mathematischen Verhältnis

zur Halbwertszeit und ist das 1,44fache von dieser. In

der bildlichen Darstellung der Zerfallskurve muß dieser

gleichbleibende Zerfall durch die Berührungsgerade

(Tangente) dargestellt werden, die im Beginn der Kurve

an sie gelegt wird; sie trifft die Gerade im Punkt

1,44 t. Während die Kurve des tatsächlichen Zerfalls in

ihrem Gefälle ständig abnimmt und sich der Geraden immer

mehr anschmiegt, ohne sie ganz zu erreichen, behält

die Tangente ihr Gefälle, welches im Beginn zugleich

dasjenige der Zerfallskurve ist, gleichmäßig bei; sie ist

daher schon nach der Zeit 1,44 t auf Null angelangt.

[Illustration: Abb. 19. Zerfallskurve radioaktiver Elemente.]

Merkwürdig und bezeichnend ist nun, daß jedes Element seine besondere

Zerfallsgeschwindigkeit besitzt. Während die Radium-Emanation nach 3,85

Tagen zur Hälfte zerfallen ist, tritt dieser Fall beim Radium selbst

nach 1600 Jahren ein, beim Radium A dagegen schon nach 3 Minuten. Wenn

der Wert für t in Abb. 20 für jedes strahlende Element von anderer

Größe gedacht wird, so vermag also die Kurve den Zerfall von jedem

dieser Elemente zu veranschaulichen.

Wir wollen versuchen, das Wesen des Zerfallgesetzes, das im Grunde

genommen ein Wahrscheinlichkeitsgesetz ist, durch einen Vergleich noch

anschaulicher zu machen: Ein Regiment zieht ins Feld und verliert hier

in jedem Monat die Hälfte seiner Mannschaften, ohne zunächst wieder

aufgefüllt zu werden. Es wird dann nach einem Monat noch die Hälfte,

nach 2 Monaten noch ¼, nach 3 Monaten noch ⅛, nach 6 Monaten

noch 1/64 der ursprünglich ins Feld gerückten Mannschaft vorhanden

sein. Die Wahrscheinlichkeit, daß Soldaten durch Tod, Krankheit oder

Gefangennahme ausscheiden, ist bei diesem Regiment so groß, daß

jeden Monat die Hälfte der Mannschaften davon getroffen wird, die

„Halbwertszeit“ des Regiments wäre ein Monat. Ein anderes Regiment,

das an weniger gefährdeter Stelle steht, verliert erst in 3 Monaten

die Hälfte seiner Leute; es hat also nach 6 Monaten noch ¼, nach

einem Jahr noch 1/16 der ursprünglichen Mannschaft. Seine Halbwertszeit

ist drei Monate; sie ist größer als die des ersten Regiments, weil

die Wahrscheinlichkeit des Ausscheidens seiner Soldaten geringer ist.

Der Vergleich mit dem Zerfall der verschiedenen Radioelemente ergibt

sich ohne weiteres. Die Atome des einen Elements sind in ihrem inneren

Bau noch verhältnismäßig beständig, so daß es viele Jahre oder gar

Jahrtausende dauert, bis die Hälfte der Atome zerfallen ist; bei andern

führen die Spannungen im inneren Bau so häufig zu Explosionen, daß

schon nach wenigen Tagen die Hälfte verschwunden ist. Beim Radium A

sind die Atome schließlich so unsicher gebaut, daß dieser Fall schon

nach 3 Minuten eintritt; kaum sind sie aus der vorhergehenden Stufe

entstanden, so wandeln sie sich schon in die nächste um.

Die Wissenschaft hat eine Reihe von Verfahren ausgearbeitet, um

die Zerfallzeit eines Radiumelements zu messen. Am einfachsten

ist die Aufgabe bei einem Element mittlerer Zerfallsdauer wie der

Radium-Emanation zu lösen. Mit feinen Elektrometern wird das Maß der

Strahlung in bestimmten Zwischenräumen untersucht und genau bestimmt,

wann es auf die Hälfte, ein Viertel, ein Achtel des ursprünglichen

Werts gesunken ist. Bei Elementen mit längerer Lebensdauer wie dem

Radium selbst wird die Menge des in einer bestimmten Zeit von ihm

erzeugten neuen Stoffs gemessen und daraus berechnet, wann es sich

bei gleich bleibendem Zerfall erschöpfen würde. Unter Umständen kann

bei ganz geringen Mengen strahlender Substanz, deren Menge und damit

deren Atomzahl bekannt ist, unmittelbar die Zahl der abgeschleuderten

α-Teilchen einzeln gezählt werden; die Wissenschaft ist mit der

Verfeinerung ihrer Apparate bereits so weit vorgeschritten, daß sie die

Wirkung eines einzigen Atoms nachweisen kann.

Es ist also daran festzuhalten, daß die Zerfallserscheinungen von einer

Unbeständigkeit im inneren Bau des Atoms herrühren, daß die Gefahr

des Zerspringens für verschiedene Radiumelemente zwar verschieden,

für ein- und dasselbe immer gleich ist. Die Zerfallsgeschwindigkeit

eines Radioelements, ausgedrückt in den Begriffen „Halbwertszeit“

und „mittlere Lebensdauer“, bedeutet eine seiner bezeichnendsten

Eigenschaften. Der Zerfall geht mit einer solchen inneren Notwendigkeit

vor sich, daß seine Geschwindigkeit durch keinerlei äußere Einwirkungen

auch nur im geringsten verändert werden kann. Man hat strahlende

Substanzen einem Druck von 24400 Atmosphären ausgesetzt, den Einfluß

von Temperaturen von -240° bis zu 2500° untersucht, die stärksten

elektrischen und magnetischen Felder auf sie wirken lassen, ohne daß

sich die Zerfallsgeschwindigkeit auch nur im mindesten verringert

oder vermehrt hätte. Das bedeutet ganz andere Verhältnisse wie beim

Zerfall von chemischen Verbindungen, bei dem der Einfluß der Druck- und

Temperaturverhältnisse eine außerordentlich große Rolle spielt. Während

es sich hier darum handelt, daß verschiedene Atome ihre gegenseitige

Verbindung lösen, liegt beim radioaktiven Zerfall die Ursache tiefer,

sie ruht im Bau der Atome selber.

Wir haben bis jetzt bei der Untersuchung der merkwürdigen Strahlungs-

und Umwandlungserscheinungen nur das Radium und seine Folgeprodukte

ins Auge gefaßt; da es aber, wie sich schon bei seiner Entdeckung

zeigte, immer nur in gesetzmäßiger Verbindung mit Uran in der Natur

vorkommt, so drängt sich ganz von selber die Frage auf, ob nicht auch

ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Uran und Radium besteht. Das

ist tatsächlich der Fall. Es kann nachgewiesen werden, daß das Radium

auf dem Weg über einige Zwischenstufen aus dem Uran entsteht. Von

diesem stammen also alle genannten Elemente ab, sie bilden zusammen

eine Zerfallsreihe, die ~Uranreihe~. Vom Chemiker Ostwald stammt das

witzige Wortspiel: „Der Urahn dieser Elemente ist das Uran.“ Uran

hat mit 238 das höchste bekannte Atomgewicht. Sein Zerfall geht ganz

außerordentlich langsam vor sich; die Halbwertszeit des Urans beträgt

5000 Millionen Jahre. Über mehrere Zwischenstufen hinweg, die auch zum

Teil sehr hohe Halbwertszeiten haben, führt der Zerfall mit dreimaliger

α-Strahlung, also dreimaligem Verlust von Heliumatomen zum Radium mit

der Halbwertszeit von 1600 Jahren und von diesem aus in der bekannten

Weise weiter. Die folgende Tabelle gibt eine Zusammenstellung der

Glieder der ~Uran-Radiumreihe~ und ihrer wichtigsten Eigenschaften.

+-------------------+----------+-------+---------+-----------------+

| Name des Elements |chemisches| Atom- |Strahlung| Halbwertszeit |

| | Symbol |gewicht| | |

+-------------------+----------+-------+---------+-----------------+

| Uran I | U | 238,2 | α | 5000·10^6 Jahre |

| Uran X_{1} | UX_{1} | 234 | β γ | 24 Tage |

| Uran X_{2} | UX_{2} | 234 | β γ | 1,15 Minuten |

| Uran II | U II | 234 | α | 2·10^6 Jahre |

| Jonium | Jo | 230 | α | 100000 Jahre |

| Radium | Ra | 225,97| α | 1600 Jahre |

| Radium-Emanat. | Ra Em | 222 | α | 3,85 Tage |

| Radium A | Ra A | 218 | α | 3 Minuten |

| Radium B | Ra B | 214 | β | 26,8 Minuten |

| Radium C | Ra C | 214 | α β | 19,5 Minuten |

| Radium D | Ra D | 210 | β | 16 Jahre |

| Radium E | Ra E | 210 | β | 5 Tage |

| Radium F | Ra F | 210 | α | 136 Tage |

| (Polonium) | | | | |

| Radium G | Ra G | 206 | -- | -- |

| (Radiumblei, | | | | |

| Uranblei) | | | | |

+-------------------+----------+-------+---------+-----------------+

Neben dieser Reihe radioaktiver Elemente, die sich vom Uran herleiten,

gibt es noch eine zweite Reihe, die von dem Element ~Thorium~

(Atomgewicht 232,15) ausgeht. Mit verschiedenen Zwischenstufen

führt der Zerfall in ähnlicher Weise wie bei der Uranreihe zu einem

Endprodukt, das als Thorium D (Atomgewicht 208,0) bezeichnet wird.

Eine überaus wichtige Tatsache haben wir bis jetzt noch übergangen;

es ist nötig, sie jetzt näher ins Auge zu fassen. Für das Radium

G, das als Endprodukt der Uranreihe auftritt, ergab sich durch

genaue Untersuchung, daß es in allen physikalischen und chemischen

Eigenschaften vollständig mit einem schon längst bekannten Element

übereinstimmte, nämlich mit dem Blei. Nur in einer Eigenschaft zeigte

sich ein Unterschied, es besaß ein anderes Atomgewicht. Moderne

Methoden der Atomgewichtsbestimmung erlauben es, diese Zahl auf das

allergenaueste festzustellen. Für das gewöhnliche Blei erhielt man

ein Atomgewicht von 207,2, für Radium G (Uranblei, Radiumblei) ein

solches von 206,0. Diese letztere Zahl paßte sehr gut zu den übrigen

Tatsachen des radioaktiven Zerfalls; vom Radium (Atomgewicht 226) führt

dieser mit einer fünffachen Abspaltung von α-Teilchen, deren jedes ein

Heliumatom vom Atomgewicht 4 bedeutet, zum Endprodukt Radium G, das

also nach theoretischer Voraussage ein Atomgewicht von 226 - 5 × 4 =

206 haben muß. Theoretisch berechnetes und experimentell bestimmtes

Atomgewicht stimmten also sehr befriedigend überein. Wie nun weiterhin

das Thorium D genauer untersucht wurde, da zeigte sich, daß auch

dieser Stoff in jeder Beziehung die Eigenschaften des Bleis besaß,

nur daß auch sein Atomgewicht von dem des Bleis abwich; für Thorium

D ergab sich ein solches von 208, also ein höheres als dasjenige des

normalen Bleis. Nun kannte man also drei verschiedene Bleiarten, die im

wesentlichen nur durch ihre Atomgewichte voneinander zu unterscheiden

waren, eine rätselhafte Sache, die großes Kopfzerbrechen hervorrufen

mußte. Auf Ungenauigkeiten der Bestimmungen konnte der merkwürdige

Widerspruch nicht zurückgeführt werden, denn die Methoden der

Atomgewichtsbestimmung sind zu solcher Vollkommenheit geführt worden,

daß auch noch die zweite Dezimale der Zahl mit ziemlicher Sicherheit

angegeben werden kann. In den letzten Jahren hat sich aber die Tatsache

des Vorkommens mehrerer Bleiarten mit verschiedenem Atomgewicht in

allgemeine Zusammenhänge eingefügt. Es wurde nachgewiesen, daß eine

Reihe von chemischen Elementen aus zwei oder mehr Stoffen besteht,

die verschiedenes, dabei ganzzahliges Atomgewicht aufweisen, sich

im übrigen aber kaum voneinander unterscheiden lassen. Die ~moderne

Atomtheorie~, die sich in ungeahnter Weise entwickelt hat, hat

diese Erscheinung auch zu erklären vermocht. Kommende Generationen

werden das verflossene Vierteljahrhundert ohne Zweifel als eines der

denkwürdigsten Entdeckungszeitalter in der Wissenschaftsgeschichte

verzeichnen. Die Atome, die vor 25 Jahren einer strengen Wissenschaft

noch als vollkommen hypothetisch gelten mußten, haben sich als

greifbare Wesenheiten entpuppt, die der Forscher zählt und wägt und

die ihm wundersame Geheimnisse ihres Baus enthüllt haben. Im folgenden

können nur einige Ergebnisse dieser Forschungen angegeben werden, ohne

daß eine nähere Begründung möglich wäre.

Jahreszahlen der Erdgeschichte · 第 4 / 7 段