1. Willkommen im denk-Forum für Politik, Philosophie und Kunst!
    Hier findest Du alles zum aktuellen Politikgeschehen, Diskussionen über philosophische Fragen und Kunst
    Registriere Dich kostenlos, dann kannst du eigene Themen verfassen und siehst wesentlich weniger Werbung

Die Entdeckung der Kernspaltung

Published by Hartmut in the blog Hartmut's blog. Views: 4744

Für das Verständnis der nachfolgenden Ausführungen ist es nützlich, die Ordnungszahlen Z einiger chemischer Elemente zu nennen:

Schwere Elemente:
Uran (Z=92), Protactinium (Z=91), Thorium (Z=90), Actinium (Z=89), Radium (Z=88)

Mittelschwere Elemente:
Barium (Z=56), Lanthan (Z=57), Cer (Z=58)

Bis 1937 war nach dem Neutronenbeschuss von Uran eine Vielzahl von Betaaktivitäten gefunden worden, die entsprechend der Arbeitshypothese von O. Hahn, L. Meitner und F. Strassmann sämtlich als Transurane (Z>92) anzusehen waren. Man hielt fest an dem bisher bewährten Prinzip, dass Kernreaktionen nur zur Bildung von Isotopen des Ausgangselementes oder unmittelbar benachbarter Elemente führen.

Die vermeintlichen Transurane ordnete man aufgrund der chemischen Analysen in das Periodensystem der Elemente ein und bezeichnete sie als Eka-Rhenium, Eka-Osmium, Eka-Iridium, Eka-Platin und Eka-Gold (Eka-X bedeutet sinngemäss "im Periodensystem unter dem Element X stehend").

Um es vorwegzunehmen: Alle von 1934 bis zur Entdeckung der Kernspaltung im Dezember 1938 vermeintlich gefundenen Transurane erwiesen sich als Spaltprodukte des Urans.

Die Untersuchungen, die auf die richtige Spur führten, begannen in Paris. Irene Joliot-Curie (1897-1956) und ihr Mitarbeiter P. Savitch fanden 1937 in ihren bestrahlten Uranproben eine aktive Substanz mit der Halbwertszeit von 3,5 Stunden, die nicht leicht zu identifizieren war. Im weiteren Verlauf ihrer Experimente beobachteten sie 1938 Ähnlichkeiten dieser Substanz mit Lanthan (gehört zur Gruppe der Seltenen Erden). I. Joliot-Curie und P. Savitch vermochten es jedoch nicht, diese Substanz als Lanthan zu identifizieren und verfehlten damit um Haaresbreite die Entdeckung der Kernspaltung.

O. Hahn stand den Ergebnissen der französischen Forschergruppe vorerst skeptisch und ungläubig gegenüber. Zusammen mit F. Strassmann wiederholte er die Experimente der Franzosen und entschloss sich angesichts der merkwürdigen Ergebnisse seiner eigenen Experimente zu einer Serie von neuen Versuchen. L. Meitner konnte an diesen Versuchen nicht mehr teilnehmen, da sie im Sommer 1938 als Jüdin aus Nazi-Deutschland fliehen musste.

O. Hahn und F. Strassmann fanden bei ihren Versuchen ebenfalls eine 3,5-Stunden-Aktivität, von der sie zunächst annahmen, dass sie ein Gemisch von Radium- und Actinium-Isotopen sei. Sie versuchten, diese Substanz mit Barium als Trägersubstanz aus dem bestrahlten Uran abzutrennen, um dann das vermutete Radium vom Barium abtrennen zu können. Letzteres gelang jedoch nicht. Ein anschliessender Kontrollversuch mit dem Radium-Isotop Mesothorium I zeigte, dass das Mesothor wieder abgetrennt werden konnte, die 3,5-Stunden-Aktivität aber in der Barium-Trägersubstanz verblieb.

Am 19. Dezember 1938 schrieb O. Hahn an L. Meitner in Stockholm:

"Aber immer mehr kommen wir zu dem schrecklichen Schluss: Unsere Radium-Isotope verhalten sich nicht wie Radium, sondern wie Barium … Ich habe mit Strassmann verabredet, dass wir vorerst nur Dir dies sagen wollen. Vielleicht kannst Du irgendeine phantastische Erklärung vorschlagen. Wir wissen dabei selbst, dass es [das Uran] eigentlich nicht in Barium zerplatzen kann."

Am 28. Dezember 1938 stellt O. Hahn brieflich schliesslich an L. Meitner die Frage:

"Wäre es möglich, dass das Uran-239 zerplatzt in ein Barium und ein Masurium (heute: Technetium, Z=43)?"

Am 22. Dezember 1938 reichten Hahn und Strassmann das Manuskript ihrer Arbeit unter dem Titel "Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle" an die Zeitschrift "Die Naturwissenschaften" ein. Die Veröffentlichung erfolgte am 6. Januar 1939. Zusammenfassend schrieben sie:

"Wir kommen zu dem Schluss: Unsere 'Radiumisotope' haben die Eigenschaften des Bariums; als Chemiker müssten wir eigentlich sagen, bei den neuen Körpern handelt es sich nicht um Radium, sondern um Barium; …"

Und weiter heisst es:

"Als Chemiker müssten wir … statt Radium, Actinium, Thorium die Symbole Barium, Lanthan, Cer einsetzen. Als der Physik in gewisser Weise nahestehende 'Kernchemiker' können wir uns zu diesem, allen bisherigen Erfahrungen der Kernphysik widersprechenden, Sprung noch nicht entschliessen."

L. Meitner, die als einzige aller Physiker vor der Publikation vom 6. Januar 1939 über die Ergebnisse unterrichtet war, schrieb am 1. Januar 1939 an O. Hahn:

"Wir [L. Meitner und ihr Neffe O. R. Frisch] haben Eure Arbeit sehr genau gelesen und überlegt, vielleicht ist es energetisch doch möglich, dass ein so schwerer Kern zerplatzt."

Meitner und Frisch gingen bei ihren Überlegungen zur theoretischen Erklärung des Spaltungsphänomens vom Tröpfchenmodell des Atomkerns aus, dessen Grundlagen schon 1930 von G. Gamow entwickelt worden waren. Wie bereits C. F. von Weizsäcker erkannt hatte, ist der Spaltungsprozess energetisch möglich, weil der Urankern schwächer gebunden ist als die beiden Spaltbruchstücke. Die Differenz zwischen der Kernbindungsenergie der beiden Spaltfragmente und der des Urankerns wird in Form der kinetischen Energie der Spaltbruchstücke frei. Auf der Grundlage ihrer Vorstellungen schätzten Meitner und Frisch die pro Spaltakt frei werdende Energie zu rund 200 MeV. Das entsprach etwa dem Neunfachen der grössten bis dahin bekannten Energiefreisetzung einer Kernreaktion.

Kurz nach der Entdeckung der Kernspaltung meinte Niels Bohr:

"Wir waren Dummköpfe. Wie konnten wir dies so lange nicht bemerken!"

Tja, hätten die Herren Theoretiker mal auf eine Frau (Ida Noddack) gehört ... :)
You need to be logged in to comment
  1. Diese Seite verwendet Cookies. Wenn du dich weiterhin auf dieser Seite aufhältst, akzeptierst du unseren Einsatz von Cookies.
    Information ausblenden