Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

vordringen, wo man sie immer noch nachweisen konnte?
     
     
Rutherfords Analogiemodell
     
    Es war auf keine Weise einzusehen, wie es den Elektronen gelingen sollte, durch sämtliche Lücken so vieler Atome zu schlüpfen. Die Antwort konnte nur lauten: Wenn es überhaupt Atome gibt, so handelt es sich bei ihnen keineswegs um massive Kugeln. Vielmehr mußte in diesen gedachten Gebilden außerordentlich viel „leerer“ Raum vorhanden sein. Doch wie ließ sich diese Vermutung erhärten und vor allem konkretisieren? Inzwischen war dem französischen Physiker Henri Becquerel eine andere aufsehenerregende Entdeckung gelungen. Becquerel hatte einen Kaliumurankristall auf eine lichtundurchlässig verpackte Fotoplatte gelegt und diese dann entwickelt. Der Kristall hatte die Platte geschwärzt. Das hing nach Becquerels Meinung damit zusammen, daß es sich bei der von ihm verwendeten Substanz um einen fluoreszierenden Stoff handelte. Doch bei anderen Stoffen mit derselben Eigenschaft, z. B. Zinksulfid, blieb der Effekt aus. Nur bei Uransalzen erfolgte eine Schwärzung der Platte. Offensichtlich hatte das Uran die Eigenschaft, ohne jeden äußeren Anlaß spontan eine unsichtbare Strahlung auszusenden, die auf der fotografischen Platte ihre Wirkung hinterließ. Für diese Eigenschaft prägte das Forscherehepaar Marie und Pierre Curie alsbald den Begriff „Radioaktivität“. Die von den radioaktiven Stoffen ausgehenden Strahlen wurden nun in ihren Eigenschaften näher untersucht. Dabei zeigte sich, daß von den radioaktiven Substanzen sowohl elektrisch negativ geladene als auch elektrisch positiv geladene Teilchen abgestrahlt wurden. Daneben gab es aber auch eine energiereiche Strahlung extrem kurzer Wellenlänge, die sogenannte Gammastrahlung.
    Die elektrisch positiv geladenen Teilchen der Strahlung radioaktiver Elemente sollten binnen kurzer Zeit größte Bedeutung für die weitere Aufklärung der Eigenschaften von Atomen gewinnen: Als Geschosse, deren Flugbahnen verräterisch genug waren, um interessante Einzelheiten über die Beschaffenheit der angeblich kleinsten Teilchen zu enthüllen. Der englische Physiker Ernest Rutherford ließ solche positiv geladenen
     

    Abb. 3: Rutherfords Streuversuch. Beim Beschuß von Atomen mit Alphateilchen werden die meisten Teilchen kaum abgelenkt, einige hingegen sehr stark.
     
    sogenannten Alphateilchen auf verschiedene Materialien prallen und untersuchte ihr Streuverhalten. Was er herausfand, war für ihn nach seinen eigenen Worten fast so verblüffend, als hätte er eine Granate auf ein Stück Seidenpapier abgefeuert und diese wäre zurückgekommen, um schließlich den Schützen selbst zu treffen. Die meisten Alphageschosse verhielten sich ähnlich wie die Elektronen der Katodenstrahlen: Sie wurden kaum abgelenkt und mußten irgendwie durch die vielen Atomschichten des beschossenen Materials hindurchgelangt sein. Doch einige wenige wurden sehr stark abgelenkt. Da nur elektrisch gleichnamige Ladungen sich gegenseitig abstoßen, blieb zur Erklärung einzig die Annahme, daß im Inneren des Atoms ein kleiner Bereich existiert, der ebenfalls elektrisch positiv geladen ist. Der größte Teil des Atoms war hingegen offenbar leer, so daß die Mehrzahl der Geschosse ungehindert passieren konnte.
    Rutherford ging in seinen Experimenten noch weiter: Er veränderte die benutzten Materialien systematisch und stellte dabei fest, daß er um so stärkere und zahlreichere Ablenkungen seiner Minigeschosse erhielt, je höher die Ordnungszahl des verwendeten Elements im Periodensystem lag. Die positiven Ladungen im Atominnern stiegen also mit der Ordnungszahl der Elemente an.
    Durch diese Entdeckung wurde Rutherford fast zwangsläufig zu einem Modell des Atoms geführt, wie es in dieser konkreten Gestalt bis dahin nicht möglich gewesen war: Das Atom mußte aus einem elektrisch positiv geladenen Kern bestehen, der für die Ablenkung der ebenfalls positiv geladenen Alphateilchen sorgte, die Rutherford bei seinen Streuversuchen beobachtet hatte. Da das Atom aber nach außen keinerlei Spuren elektrischer Ladung erkennen läßt, war wohl auch eine „kompensierende“ elektrische Gegenladung vorhanden. Die mit der Ordnungszahl des Elements ansteigende Kernladung führt schließlich noch zu der Folgerung, daß auch die Zahl der negativ geladenen Teilchen in gleicher Weise zunehmen muß, um für die Atome jedes beliebigen Elements die elektrische Neutralität zu sichern. Ungleichnamige Ladungen ziehen sich