Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

der jeweils fließende Strom bei steigender Spannung gemessen. Statt eines ständigen Ansteigens des Stroms mit wachsender Spannung fiel der Wert bei 4,9 Volt und ganzzahligen Vielfachen dieses Wertes fast auf Null zurück, um bei weiter zunehmender Spannung wieder zuzunehmen. Nach der Bohrschen Atomtheorie entspricht dieser Spannung genau der Wert, der erforderlich ist, um ein Elektron des Quecksilberatoms auf das nächsthöhere Energieniveau anzuheben. Beim spontanen Zurückfallen des Elektrons auf das niedrigere Niveau wird denn auch prompt die entsprechende Linie einer Wellenlänge von 253,7 µm emittiert.
     
     
Die Sphärenmusik des Atoms
     
    Das Licht hatte zu sprechen begonnen, und die Physiker waren im Begriff, die Sphärenmusik des Atoms zu verstehen. Allerdings redeten die Spektren noch viele Worte, die einstweilen rätselhaft blieben. In den Spektren gab es zahlreiche detaillierte Strukturen, die auf Bohrs einfache Erklärungen nicht passen wollten. Doch es war nur noch eine Frage der Zeit, bis auch diese Feinheiten verständlich wurden. Die Hauptquantenzahlen, mit denen Bohr die Energieniveaus der erlaubten Kreisbahnen der Elektronen gekennzeichnet hatte, wurden bald durch Nebenquantenzahlen ergänzt, die auf Arnold Sommerfeld zurückgehen und elliptischen Elektronenbahnen entsprachen. Zu jeder Hauptquantenzahl gibt es demnach noch mehrere Nebenquantenzahlen. Sie beschreiben die jeweiligen stationären Ellipsenbahnen der Elektronen gleicher Energie. Mit Hilfe dieser Entdeckung konnten nun auch die Feinstrukturen der Spektren erklärt werden.
    Allerdings galt dies alles zunächst nur für das Wasserstoffatom mit einem einzigen Elektron in der Hülle und einem einzigen positiv geladenen Kernbaustein. Komplizierter aufgebaute Atome widersetzten sich einstweilen der Berechenbarkeit ihrer Spektren. Auch waren keineswegs alle grundlegenden Fragen beantwortet: Wie konnte z.B. ein Atomkern zusammenhalten, der aus mehr als einem positiven Kernbaustein bestand? Da sich gleichnamige Ladungen abstoßen, hätte ein solcher Kern doch gar nicht stabil sein dürfen ...
    Letztlich zeigte sich, daß die Ideen von Niels Bohr nur der Anfang eines durchaus erfolgreichen Weges zum Verständnis der Vorgänge war. Die Wirklichkeit erwies sich jedoch als weitaus komplizierter, und das Bohrsche Atom war nur eine idealisierte und in vielerlei Hinsicht auch stark vereinfachte Vorstellung vom Aufbau der Materie - eben ein Modell. Je mehr man sich der Wirklichkeit näherte, je besser es mit neuen Ideen über das Atom gelang, die Fülle der beobachteten Details zu verstehen, um so weiter entfernte man sich allerdings gleichzeitig von der Anschaulichkeit. Im Lichte späterer Erkenntnisse kamen Vorstellungen und Begriffe in die Atomistik hinein, die wir nur noch mit Mühe in vorstellbare Bilder pressen können.
    Zunächst war im Zusammenhang mit dem Bohrschen Atommodell noch die Frage nach dem rätselhaften „atomaren Kitt“ offengeblieben. Möglicherweise hing dieses Problem mit einem weiteren Elementarteilchen zusammen, das Walter Bothes Experimente mit Beryllium 1932 nahelegten: Eine Teilchenstrahlung, die höchst energiereich war, aber von elektrischen Feldern nicht beeinflußt werden konnte, wies den Weg zum Neutron, das keine elektrische Ladung besitzt und die gleiche Masse wie das Proton aufweist. James Chadwick gilt als Entdecker dieses bis dahin unbekannten Elementarteilchens. In den Atomkernen befinden sich demnach jeweils sowohl Protonen wie auch Neutronen, weshalb die Massenzahl der Atomkerne im Allgemeinen auch stets doppelt so groß ist wie die Kernladungszahl, die ja nur von der Anzahl der Protonen bestimmt wird.
    Vielleicht bewirkte dieses Neutron auch den Zusammenhalt der Kernbausteine durch eine Kraft, die allerdings nur eine sehr geringe Reichweite besitzen konnte, denn außerhalb des Atoms trat sie nicht in Erscheinung. Innerhalb ihres kleinen Wirkungsbereiches mußte sie andererseits sehr stark sein.
     
     
Noch ein Teilchen
     
    Beim Studium der Betastrahlung radioaktiver Elemente hatte man schon zu Beginn des Jahrhunderts eine interessante Feststellung getroffen: Die negativ geladenen Teilchen, die spontan von radioaktiven Atomen ausgeschleudert werden, verfügen über alle möglichen Energien von Null bis zu einem Höchstwert. Dies war insofern überraschend, als doch die Strahlungsvorgänge stets mit ganz bestimmten Energien, nicht aber mit beliebigen Werten verbunden sind, wovon ja die Linien in den