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.