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Gegen Ende des 19. Jhdt. folgte ein wichtiges Ereignis dem anderen.
Im Jahre 1895 entdeckte WILHELM CONRAD RöNTGEN (1845-1923) in Würzburg unbekannte Strahlen. Aufgrund dieser Strahlen war es möglich Materie zu durchleuchten.
WILHELM CONRAD RöNTGEN, der Sohn einer Holländerin und eines Deutschen, studierte an der ETH und promovierte an der Universität Zürich. Anschließend kehrte er nach Deutschland zurück, wo er zunächst in Würzburg, später dann in Straßburg arbeitete.
Bevor RöNTGEN mit seiner Entdeckung über Nacht berühmt wurde, hatte er schon 48 Arbeiten, die heute praktisch vergessen sind, publiziert.
Am Abend des 8.11.1895, als RöNTGEN in einem absolut dunklen Raum die Kathodenstrahlen untersuchen wollte, wozu er die Hittorf-Crookesschen Röhre, die ganz in schwarzes Papier eingehüllt war, und ein Papier, das mit Bariumplatincyamid behandelt worden war und als fluoreszierender Schirm diente, verwendete, entdeckte er eine eigenartige Strahlung, die Dinge \"durchsichtig\" erscheinen ließ.
Röntgens Behauptungen klangen unglaublich, doch die Handfotografien bildeten einen unantastbaren Beweis, den niemand ignorieren konnte.
Ein Jahr nach den X-Strahlen (=Röntgenstrahlen) wurden von HENRI ANTOINE BEQUEREL (1852-1908) in Paris ebenfalls neue Strahlen, die von Uranerzen stammten, und die nicht nur Materie, wie die X-Strahlen durchdringen konnten, sondern auch in der Lage waren, fotografische Platten zu schwärzen.
Als RÖNTGEN die X-Strahlen entdeckte, lehrte Henri, dessen Vater und Großvater bedeutende Physiker waren, am Museé d\'Histoire Naturelle. Er war zu dieser Zeit bereits zum Professor der Physik an der Ecole Polytechnique ernannt worden und hatte schon einige Arbeiten über Phosphor- und Fluoreszenz geschrieben. BEQUEREL, der hinter das Phänomen der X-Strahlen kommen wollte, stellte Versuche an, bei denen er Uranylkaliumsulphat, das schon sein Vater untersucht hatte, verwendete. Bequerel war erfolgreich. Er entdeckte die Radioaktivität, doch Bequerels Entdeckung verursachte nicht die gleiche Aufregung wie die Sensation der X-Strahlen, viel mehr überließen die Zeitgenossen, die sich viel zu sehr für Röntgens Entdeckung und deren Untersuchung interessierten, \"Bequerels Strahlen\" seinem Entdecker. 1896 stellte BEQUEREL fest, daß man mit der Uranstrahlung nicht nur fotografische Platten schwärzen, sondern auch Gase ionisieren und sie leitend machen kann.
Abb. 2: HENRI BECQUEREL (1852-1908)
Doch nicht nur RöNTGEN und BEQUEREL sorgten in dieser Zeit für Aufsehen, auch JOSEPH JOHN THOMSON (1856-1940) untersuchte, ein Jahr nach Bequerel, in England eine andere Art von Strahlung, die Kathodenstrahlung.
J. J. THOMSON war der Sohn einer Kaufmannsfamilie, die in Manchester lebte. Anstelle die Familientradition fortzuführen und ebenfalls Kaufmann zu werden, entschloß er sich, die wissenschaftliche Laufbahn einzuschlagen. Sein Studium beendete er als zweitbester, wie vor ihm schon Maxwell, bei dem er noch einige Vorlesungen hatte. Mit 28 Jahren bewarb er sich um den Professor-Posten am Cavendish-Laboratorium, den er zu seiner Überraschung auch bekam. J. J. THOMSON stattete das Labor neu aus, führte neue Lehrmethoden ein und war der Gründer einer höchst erfolgreichen Forschungsabteilung. In dieser Abteilung wurden sehr wichtige Entdeckungen gemacht: das Elektron, die Nebelkammer, erste Arbeiten über Radioaktivität und Isotope und natürlich viele, später sehr berühmte Schüler, wie RUTHERFORD, WILSON, G. P. THOMSON, arbeiteten in diesem Institut.
Im Jahre 1897 konnte THOMSON in einer Reihe sorgfältiger Versuche mit elektrischen und magnetischen Feldern beweisen, daß die Kathodenstrahlung aus Teilchen besteht, den \"Elektronen\", die elektrisch geladen sind. Es gelang ihm auch durch verschiedene Messungen die Verhältnisse von Ladungen und Masse, sowie die Geschwindigkeit der Kathodenstrahlteilchen zu bestimmen.
Abb. 3: JOSEPH JOHN THOMSON (1856-1940)
Bei seinem Versuch erzeugte er mit einer Kathodenstrahlröhre und einem elektrischen (oder magnetischen) Feld eine seitliche Ablenkung, durch die er dann auf die Masse der Teilchen geschlossen hat. Außerdem schuf er das erste Atommodell. Bei seinem Modell, das auch \"Rosinenkuchen\" genannt wird, sind die negativen Elektronen im positiven Atom eingebettet. Er glaubte, daß die Elektronen vom Mittelpunkt des Atoms sehr stark angezogen werden, daß sie sich aber gegenseitig abstoßen. Daraus schloß er nun, daß sich die Elektronen nur an ganz bestimmten Stellen des Atoms aufhalten können. Weiteres vermutete er, daß ein Elektron, oder sogar mehrere Elektronen am Rand des Atoms sitzen und somit leicht abgegeben oder aufgenommen werden können: aus dem Atom wird ein Ion.
Kurz nachdem Thomson das Elektron entdeckt hatte, stellte THOMSONS Freund und Partner RUTHERFORD, der ein sehr bedeutender Mann in der Physik war, in zahlreichen Forschungsarbeiten sehr wichtige Untersuchungen zur Radioaktivität an.
ERNEST RUTHERFORD, der Sohn einer schottischen Auswandererfamilie, wurde am 13. August 1871 in Neuseeland geboren. Die Familie, die sich aus Vater, Mutter und 12 Kindern, von denen aber drei in der Kindheit starben, zusammensetzte, war in dem subtropischen Klima, gleich den Pionieren, ganz auf sich gestellt. Bereits mit 10 Jahren las der junge RUTHERFORD die ersten Physikbücher, die ihn sehr faszinierten. Er besuchte dann das Canterbury College und widmete sich am Beginn seiner Karriere der Magnetisierung von Eisen. Mit 23 Jahren übersiedelte RUTHERFORD dann nach England, wo er als Forschungsstudent, unter den Fittichen des jungen J. J. THOMSON, anfangs seine Untersuchungen über den Magnetismus fortsetzte, doch nachdem RöNTGEN die X-Strahlen entdeckt hatte, wollte RUTHERFORD zusammen mit THOMSON diese neue Art von Strahlung \"genauer unter die Lupe nehmen\".
Nachdem RUTHERFORD seine zeitaufwendigen Versuche beendet hatte, konnte er zwei verschiedene Strahlungsarten nachweisen, die von Uran emittiert werden, und er bezeichnete sie als Alpha- und Betastrahlen. RUTHERFORD und auch andere Physiker, die sich mit diesem Gebiet der Physik beschäftigten, kamen zum einstimmigen Entschluß, daß die Betastrahlen Kathodenstrahlen, also Elektronen sind.
In Frankreich wies P. V. VILLARD die Gamma-Strahlen, die den X-Strahlen sehr ähnelten, in der radioaktiven Strahlung nach.
Doch weder RUTHERFORD, noch die CURIES, noch VILLARD konnten das \"Geheimnis der Alphastrahlen\" lüften.
RUTHERFORD hatte die Vermutung, daß die Alpha-Strahlen Teilchen sind, elektrisch geladene Atome, die mit einer sehr hohen Geschwinkigkeit ausgeschleudert werden, doch seine Vermutungen konnte er nicht beweisen. Bewiesen war nur, daß die Alpha-Strahlen ein Blatt Papier nicht durchdringen können, und daß sie von einem Magnetfeld leicht abgelenkt werden.
Obwohl RUTHERFORDS Karriere noch lange nicht zu Ende ist, und seine Erkenntnisse, in Bezug auf den Aufbau des Atoms, revolutionär und äußerst wichtig für die moderne Physik sind, möchte ich Rutherford für einige Kapitel verlassen, damit die historische Abfolge der Ereignisse nicht \"durcheinandergerät.\"
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