Dokument 1.pdf (14.973 KB) - OPUS - Universität Würzburg

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

72 BLICK Röntgenaufnahme von Röntgens geladenem Jagdgewehr tung von experimentellen Resultaten, die an der Physikalisch-!,echnischen Reichsanstalt in Berlin erzielt worden waren, einen radikalen Bruch mit den Vorstellungen der klassischen Physik vollziehen mußte. Er postulierte, daß die Energie der Strahlung, die von einem sogenannten schwarzen Körper ausgesandt wurde, sich nicht kontinuierlich ändert, sondern in Form von kleinen Portionen - den Quanten - gestückelt ist. Röntgen war 1900 einem Ruf an die Universität München gefolgt. Der Münchener Lehrstuhl für Theoretische Physik, den vorher Ludwig Boltzmann innehatte, war vakant. Die Zusage an Röntgen, diesen Lehrstuhl unverzüglich wiederzubesetzen, wurde nicht eingehalten. Erst aufgrund von mehreren auswärtigen Rufen war man bereit, die Zusage einzuhalten. Nachdem der berühmte holländische Theoretiker HendrikAntoon Lorentz bei Sondierungen Röntgen zu ver- stehen gab, daß er einen Ruf nach München nicht annehmen würde, holte Röntgen den Theoretiker Arnold Sommerfeld. Dieser begründete eine weltberühmte Schule und leistete wichtige Beiträge zur Theorie atomarer Erscheinungen. Sommerfeld hatte ein sehr enges Verhältnis zu Röntgen, sowohl in fachlicher als auch persönlicher Hinsicht. Um zu einer möglichst engen Kooperation mit den Münchener Experimentalphysikern zu kommen, informierte er sich durch intensive Diskussionen über deren Probleme. Sommerfeld hatte über die um die Jahrhundertwende entstandene Elektronentheorie der Metalle gearbeitet, die begrenzte Erfolge bei der Deutung der experimentell beobachteten Erscheinungen aufweisen konnte. Er war der Überzeung, daß es sich bei den Röntgenstrahlen um elektromagnetische Wellen handelt, die bei der Abbremsung von energie- reichen Elektronen, die auf Materie auftreffen, auftreten. Die Ausarbeitung dieser Vorstellung führte zu Aussagen über die Winkelverteilung der Bremsstrahlung, die erstaunlich gut mit Experimenten übereinstimmten.AuchAlbert Einstein hatte sich mit der Deutung der Röntgenstrahlen befaßt. Unter Benutzung der Planckschen Quantenhypothese, daß die Energie eines Strahlungsquants der Frequenz proportional ist, kam er zu dem Schluß, daß es sich bei der Röntgenstrahlung um eine sehr kurzweilige Wellenstrahlung handeln müsse, bei der die Wellenlänge viele tausendmal kleiner sein konnte als die des sichtbaren Lichtes. Man hatte aufgrund der Arbeiten des Engländers Barkla im Jahr 1905 Hinweise darauf bekommen, daß wegen des plötzlichen Anstiegs der Röntgenintensität bei Erhöhung der Spannung in bestimmten Bereichen auch eine charaktistische, von der Natur des Auftreffmaterials abhängige Strahlung auftrat. Die Vorstellungen waren jedoch noch sehr qualitativ und erst später wurde die Ursache ,,'. der Röntgenlinienstrahlung verstanden. Um jene Zeit wurden von Robert Pohl und Röntgens Assistent Peter Paul Koch Beugungsexperimente mit einem keilförmigen Spalt gemacht, die eine Abschätzung, jedoch keine quantitative Bestimmung der Wellenlänge der Röntgenstrahlen zuließen. An Sommerfelds Lehrstuhl arbeitete damals der junge Privatdozent Max von Laue. Nach Unterhaltungen mit Sommerfelds Doktoranden Peter Paul Ewald kam Laue die Idee, daß natürliche Kristalle aufgrund ihres geringen Abstandes der Atome imstande sein müßten, Röntgenstrahlen zu beugen. Sowohl Röntgen als auch Sommerfeld hielten nicht viel von dieser Idee, aufgrund der früheren Ergebnisse zur Beugung an einem keilförmigen Spalt waren sie der Meinung, daß keine Kristallinterferenzen zustande kommen konnten. Wie sich bald herausstellte, waren die Annahmen unzutreffend. Auch unter Röntgens Assistenten gingen die Meinungen über den Ausgang des von Laue vorgeschlagenen Beugungsexperiments weit auseinander. Abraham loffe berichtet, daß die Experimentatoren Friedrich und Knipping durch eine Wette um eine Schachtel Pralinen ermuntert wurden, das Experiment auszuführen. Es ging auch zunächst negativ aus, als die Photoplatte senkrecht zum beugenden Kristall aufgestellt war. Erst das Einschwenken der Platte in den Strahlengang brachte die gesuchten Interferenzerscheinungen. Röntgen hatte dem Experiment auch deshalb ablehnend gegenüber gestanden, weil er in seiner Würzburger Zeit
Sonderheft - 100 Jahre Röntgenstrahlen viele vergebliche Versuche zur Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen vorgenommen hatte. Seine Mißerfolge sind durch die geringe Leistungsfahigkeit der ersten Röntgenröhren zu erklären. Mit der Entdeckung der Röntgenbeugung an Kristallen im Jahr 1912 war nicht nur gezeigt worden, daß man es mit elektromagnetischen Wellen zu tun hatte, gleichzeitig wurde demonstriert, daß es sich bei den Kristallen um eine regelmäßige, dreidimensionale Anordnung von Atomen handelt. Dies war auch gleichzeitig die Geburtsstunde der modemen Festkörperphysik, deren Ziel es ist, die Eigenschaften fester Körper auf die von Atomen zurückzuführen. Die Publikation der Laue-Diagramme rief insbesondere in England rege Aktivitäten hervor. William Lawrence Bragg und sein Sohn William Henry Bragg, die an der Universität Cambridge tätig waren, gaben bald eine einfache Interpretation der Röntgeninterferenzen an Kristallen. Röntgen war von diesen Arbeiten begeistert und verfolgte sie mit großem Interesse. Der hochbegabte englische Physiker Henry Moseley, der leider im Ersten Weltkrieg gefallen ist, benutzte monochromatische Röntgenstrahlung zur Identifizierung der chemischen Elemente. Aus den ersten Röntgenbeugungsexperimenten entwickelte sich rasch die Wissenschaft der Kristallographie. Während es noch um 1960 sehr zeitaufwendig war, eine etwas kompliziertere Kristallstruktur zu bestimmen, ist heutzutage dank Computern und der Automatisierung der Apparaturen der Zeitaufwand beträchtlich geschrumpft. Die Methoden der Kristallographie wurden nicht nur zur Bestimmung der Struktur von anorganischen Substanzen benutzt, sondern auch dazu, Aufschluß über organische Riesenmoleküle zu gewinnen. Ein Triumph der Kristallographie war die Bestimmung der Struktur der Desoxyribonukleinsäure (DNS), die unsere Erbsubstanz bestimmt. Was für ein mächtiges Werkzeug die Röntgenstrahlen darstellen, mag daraus hervorgehen, daß 22 Arbeiten, die Röntgenstrahlen betrafen, oder sie als Werkzeug benutzen, mit einem Nobelpreis gewürdigt wurden. An erster Stelle natürlich die Entdeckung, für die Röntgen 1901 den 1. Nobelpreis erhielt. Die Entwicklung ist keineswegs abgeschlossen, es finden sich immer neue Anwendungen für Röntgenstrahlen in der Physik. Dies ist insbesondere durch die Verfügbarkeit von Synchrotrons möglich geworden, die ursprünglich für Zwecke der Kernphysik gebaut wurden. Es handelt sich dabei um Zirkularbeschleuniger, bei denen Elektronen auf eine Energie von mehreren Milliarden Elektronenvolt beschleunigt werden. Von ihnen geht sehr intensive, scharf gebündelte Röntgenstrahlung aus. Ursprünglich eine unerwünschte Nebenerscheinung bei kernphysikalischen Experimenten, werden heute Synchrotrons gebaut, die nur für Forschung auf den Gebieten der Festkörperphysik, der Atomphysik und der Biologie konzipiert sind. Mit diesen Geräten wurde eine Fülle von interessanten Resultaten gewonnen. Die verfügbare Energie erstreckt sich vom weichen bis zum ultraharten Bereich. Die naturwissenschaftliche Fakultät war stets bemüht, das Röntgensche Erbe zu wahren. In den zwanziger Jahren war ein Schüler Röntgens - der viel zu früh gestorbene Ernst Wagner - Direktor des Physikalischen Instituts. Sein Schüler Helmuth Kulenkampff übernahm in den vierziger Jahren den Würzburger Lehrstuhl für Experimentalphysik und erforschte das Zustandekommen der Röntgenstrahlung. Bis in die jüngste Zeit wurde die Tradition durch Kulenkampffs Schüler Max Scheer fortgesetzt. Das Arbeitsgebiet von Wolfgang Hink, der den Lehrstuhl für Experimentelle Physik 11 innehatte, war weiche Röntgenstrahlung und ihrer Wechselwirkung mit Atomen gewidmet. Sein Nachfolger Eberhard Umbach befaßt sich unter anderem mit der Erforschung von Oberflächen mit Hilfe von Synchrotronstrahlung.Am Lehrstuhl von Gottfried Landwehr werden Halbleiterheterostrukturen mit Hilfe hochaufgelöster Röntgenbeugung analysiert und charakterisiert. Nicht zuletzt ist Röntgens Vorliebe für sehr präzise Messungen den am Institut tätigen Physikern eine Verpflichtung und es kann keinem Zweifel unterliegen, daß die Präzision des Quanten Hall-Effektes Wilhelm Conrad Röntgen große Freude bereitet hätte! Röntgenstrahlen aus dem Kosmos Bernd Aschenbach, Vortrag am 28. August Vortragsreihe der Universität Als Wilhelm Conrad Röntgen die Röntgenstrahlen entdeckte, konnte er nicht ahnen, daß auch zahllose Himmelskörper intensive Röntgenstrahlen aussenden. Die erste und zugleich stärkste dieser kosmischen Röntgenquellen wurde 1962 mit einem Geigerzähler-Experiment auf dem Flug einer Höhenforschungsrakete entdeckt. Sie befindet sich im Sternbild Skorpion und wurde entsprechend Sco X-1 genannt, wobei das Xfür X-Strahlen steht. Es war eine zufällige Entdeckung, denn das eigentliche Ziel - das übrigens mißlang - war die Suche nach Röntgenstrahlen von der Oberfläche des Mondes zur Vorbereitung des amerikanischen Mondlande-Programms. Dennoch war diese Entdeckung die Geburtsstunde der Röntgenastronomie. In den seither vergangenen 33 Jahren hat die Röntgenastronomie eine zum Teil stürmische Entwicklung durchgemacht. Dieser Fortschritt ist nicht zuletzt der ständig fortschreitenden Entwicklung und Verbesserung der Instrumente zu verdanken, mit denen Röntgenstrahlen abgebildet und nachgewiesen werden. In den ersten 16 Jahren der Röntgenastronomie wurden ausschließlich großflächige Detektoren wie Proportionalzähler zum Nachweis der Röntgenstrahlen benutzt. Auch heute sind diese Geräte die einzige Möglichkeit, die harte Strahlung sehr kurzer Wellenlängen nachzuweisen. Im langweiligeren Bereich der Röntgenstrahlung können Spiegelteleskope mit Bilddetektoren eingesetzt werden, deren Entwicklung zwischenzeitlich so weit vorangeschritten ist, daß Röntgenbilder mit einer Winkelauflösung von einigen wenigen Bogensekunden gemacht werden. Eine Bogensekunde ist der 3600ste Teil eines Winkelgrades, und so groß erscheint eine Eine-Mark-Münze, die aus fünf Kilometern Entfernung betrachtet wird. So wird heute in der Röntgenastronomie eine Abbildungsqualität erreicht, die der von bodengebundenen optischen Teleskopen oder Radioteleskopen nicht wesentlich nachsteht. Die Röntgenastronomie ist ein Kind des Raumfahrtzeitalters. Um kosmische Röntgenstrahlen messen zu können, müssen die 73
Seite 3 und 4:
Julius-Maximilians-Universität Wü
Seite 5 und 6:
Sonderheft - 100 Jahre Röntgenstra
Seite 7 und 8:
Seite 9 und 10:
Seite 13 und 14:
Sonderheft - IOD Jahre Röntgenstra
Seite 15:
Seite 19 und 20:
Seite 23 und 24: Sonderheft - 100 Jahre Röntgenstra
Seite 28 und 29: 26 Es ist heute auf den Tag genau e
Seite 30 und 31: 28 chen, daß Wissenschaft und Fors
Seite 32 und 33: 30 dann Maschinenbau in Zürich und
Seite 34 und 35: 32 altbayerischen Schaufling hörte
Seite 36 und 37: 34 könnte mir zum Beispiel vorstel
Seite 38 und 39: 36 • Chemie betragen etwa 10 Jahr
Seite 40 und 41: 38 serung der Situation, die bei ih
Seite 42 und 43: 40 zu rufen, um damit die Verpflich
Seite 44 und 45: 42 BLICK Gang durch die Ausstellung
Seite 46 und 47: 44 BLICK Blick in den Kreis der Gä
Seite 48 und 49: 46 BLICK Empfang im Foyer der Neuen
Seite 50 und 51: 48 BLICK Lockere Gesprächsrunde be
Seite 54: 52 Abb.3 ste wissenschaftliche Ehru
Seite 61: Sonderheft - JOD Jahre Röntgenstra
Seite 64 und 65: 62 Röntgenplakette des Deutschen R
Seite 72 und 73: 70 BLICK Abb. 3a: Aufsicht auf eine
Seite 76 und 77: 74 Meßinstrumente die die Erde sch
Seite 78 und 79: 76 Diese Emissionsregionen zeigen a
Seite 80 und 81: 78 bereits das Mittelalter bereitge
Seite 82 und 83: 80 Physiker Dolbear spontan von ein
Seite 86 und 87: 84 steller sogar bis in die Träume
Seite 88 und 89: 86 Abb. 1: Eiserner Beschlag mit Si
Seite 90: 88 New York, 24. November 1912: Ein
Seite 94 und 95: 92 Wer Ägyptologie hört, denkt so
Seite 96 und 97: 94 Am Vorabend des 8. November spra
Seite 98 und 99: 96 liehe Strahlenbelastung. Mit ihr
Seite 100 und 101: 98 Weltweit sind es etwa 10 000 Ger
Seite 102 und 103: 100 diesen Unfällen sind in der Re
Seite 108: 106 ihre Umsetzung im medizinischen
Seite 114 und 115: 112 wurde er zum außerplanmäßige
Seite 116 und 117: 114 Bei einem akademischen Festakt
Seite 118 und 119: 116 Auch die Schülerinnen und Sch
Alle anzeigen

Dokument 1.pdf (14.973 KB) - OPUS - Universität Würzburg

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?