Roethlein B. Das Innerste der Dinge.. Einfuehrung in - tiera.ru

nicht aber der Übergang zwischen ihnen. Des weiteren postulierte
er, daß die Elektronen nur ganz bestimmte Bahnen um
den Kern einnehmen können und daß alle anderen Bahnen
»verboten« seien. Beim Übergang zwischen derartigen Bahnen
sollte das Elektron ein Lichtquant einer jeweils charakteristischen
Frequenz abgeben oder aufnehmen.
Die Bahnen sind dadurch festgelegt, daß der Bahndrehimpuls
gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Planckschen
Wirkungsquantums sein sollte. Innere Bahnen sind enger am
Atomkern als äußere. Die Bahn mit der geringsten Energie ist
die allerinnerste.
Ein Elektron kann nur dann auf eine höhere Bahn gehoben
werden, wenn es von außen ein Energiequant, auch Photon
genannt, aufnimmt, dessen Betrag genau der Energiedifferenz
zwischen den beiden Bahnen entsprechen muss. Andere Photonen
würden das Elektron nicht beeinflussen.
Umgekehrt würde ein Elektron, das von einer höheren auf eine
tiefere Bahn springt, dabei ein Energiequant aussenden, das
wiederum der Energiedifferenz zwischen den beiden Bahnen
entspricht.
Als Bohr diese Voraussetzungen in Formeln fixiert hatte, konnte
er damit exakt die Balmerschen Linien des Wasserstoffspektrums
erklären. Er schien also intuitiv den richtigen
Weg eingeschlagen zu haben. Die Verhältnisse wurden jedoch
schnell kompliziert, ja unüberschaubar, wenn man vom Wasserstoff
weiterging zu schwereren Elementen. Auch hier sollten
erlaubte und verbotene Elektronenbahnen existieren, aber es
durfte nicht mehr jeder Übergang zwischen verschiedenen
Bahnen erlaubt sein. So ergab sich ein kompliziertes Gewirr aus
Regeln und Verboten, die nicht sehr plausibel schienen, aber die
Spektrallinien auch der höheren Elemente einigermaßen
befriedigend erklären konnten. Erst in den folgenden
Jahrzehnten brachten Theoretiker Licht in das Dunkel dieser
Formeln, als nämlich die Quantenphysik entwickelt wurde,
deren Regeln angeben, welche Atomzustände möglich sind
und welche nicht.
Zunächst erklärten Bohrs Hypothesen die Spektrallinien in
guter Näherung, aber seine beiden Behauptungen waren derart
gewagt, daß sie einen weniger begabten Physiker als Niels
Bohr in ein heilloses Labyrinth von Fehlschlüssen geführt hätten.
Bohr widerstand dieser Gefahr. Einstein meinte später: »Daß
diese schwankende und widerspruchsvolle Grundlage
hinreichte, um einen Mann mit dem einzigartigen Instinkt
und Feingefühl Bohrs in den Stand zu setzen, die hauptsächlichsten
Gesetze der Spektrallinien und Elektronenhüllen der
Atome nebst deren Bedeutung für die Chemie aufzufinden, erschien
mir wie ein Wunder - und erscheint mir auch heute
noch als ein Wunder. Dies ist höchste Musikalität auf dem Gebiete
des Gedankens.« Das Bohrsche Atommodell, so unvollständig
es auch aus heutiger Sicht erscheinen mag, blieb
einer der Grundpfeiler der modernen Physik, es wurde nie verworfen,
sondern später nur durch weitere Erkenntnisse ergänzt.
Durch die zunehmend genaueren Apparaturen, deren sich
die Wissenschaftler bedienen konnten, gelang es auch immer
besser, fundamentale Größen der Physik höchst exakt zu messen.
So ermittelte der Amerikaner Robert Andrew Millikan
mit einer genialen Versuchsanordnung die Ladung des Elektrons
und die Größe der Planckschen Konstanten.
Trotz aller Erfolge theoretischer und praktischer Art war
aber beispielsweise immer noch unklar, woraus der Atomkern
denn nun wirklich besteht. Man wusste aus Rutherfords Experimenten
nur, daß er klein, schwer und positiv geladen sei. Anangs
nahm man an, er setze sich aus Protonen und Elektronen
zusammen. Ein Atom, das beispielsweise das Atomgewicht 24
und die Atomzahl 12 hat, müsste dann aus 24 positiv
geladenen Protonen bestehen und aus zwölf negativ
geladenen Elektronen, die zwölf der Protonen elektrisch
neutralisierten.