Das Neutron als Geschoss

Noch im selben Jahr 1932, da J. Chadwick das Neutron entdeckte, gelang der erste Nachweis einer neutroneninduzierten Kernreaktion: die Umwandlung von Stickstoffkernen unter Neutronenbestrahlung in Kerne des Elements Bor (B-11) unter Freisetzung von Alphateilchen (Heliumkerne).

Weil elektrisch ungeladen erwies sich das Neutron als ein sehr geeignetes Geschoss, um in den positiv geladenen Atomkern einzudringen. So ist es nicht verwunderlich, dass viele Physiker begannen, alle möglichen chemischen Elemente mit Neutronen zu beschiessen.

Eine Gruppe von Physikern unter dem Italiener Enrico Fermi begann 1934 systematisch mit der Neutronenbestrahlung von chemischen Elementen. Sie entdeckten bei diesen Experimenten nicht nur als erste die durch Neutronenbeschuss in vielen Elementen entstehende künstliche Radioaktivität, insbesondere in Form von Beta- und Gammastrahlung. Die bei den Experimenten mit Uran gefundenen Betaaktivitäten schienen auch darauf hinzudeuten, dass im Ergebnis des Neutroneneinfangs und nachfolgendem Betazerfall sich das Uran in Transuran-Elemente umwandelte, insbesondere in ein Isotop des Elementes mit der Ordnungszahl 93.

Ein weiteres bedeutsames Resultat ihrer Untersuchungen war die Entdeckung, dass die Wirksamkeit der Neutronenbestrahlung sich erhöhte, wenn die Neutronen mit wasserstoffhaltigen Substanzen - wie Paraffin oder Wasser - in Berührung kamen. Fermi erklärte dies damit, dass die Neutronen durch Stösse mit den fast gleich schweren Wasserstoffkernen (Protonen) stark abgebremst werden und die Wahrscheinlichkeit für die Neutron-Kern-Wechselwirkung mit abnehmender Energie ansteigt.