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

fach aufgebaut ist, auf schwerere und damit kompliziertere
Atome zu übertragen. Sein Lehrbuch >Atombau und Spektral-
Linien< diente noch ganzen Generationen von Physikern als
Standardwerk. Sommerfeld hatte auch damit begonnen, die
Einsteinsche Relativitätstheorie auf die Quantenmechanik anzuwenden,
und dabei die so genannte Feinstrukturkonstante
entdeckt, die später in der theoretischen Physik eine wichtige
Rolle spielen würde.
Die Entdeckung der Kernkraft
Nun waren also Anfang der dreißiger Jahre die Bestandteile
der Atomkerne bekannt, und man konnte sich darüber Gedanken
machen, was diese Gebilde eigentlich zusammenhält.
Betrachtet man die Gesetze der Physik, ist es keineswegs ohne
weiteres einsehbar, warum eine Zusammenballung aus
einigen Dutzend Protonen und Neutronen stabil sein sollte.
Immerhin tragen die Protonen eine positive Ladung, und
gleichnamige elektrische Ladungen stoßen sich bekanntlich
ab, daran ändern auch die dazwischengeschobenen Neutronen
nichts. Trotzdem lehrt die Erfahrung, daß Atomkerne im allgemeinen
sehr stabile Gebilde sind - unsere ganze Welt besteht
daraus.
Um die Vorgänge im Atomkern und sein Zusammenhalten
zu erklären, wurden nun die verschiedensten Theorien erfunden,
die immer auch quantenmechanische Erkenntnisse einschlössen.
Da die meisten dieser Theorien aber mathematisch
derart anspruchsvoll sind, daß sie nur von Spezialisten verstanden
werden, begnügte sich das Gros der Physiker mit Modellvorstellungen,
die den Atomkern in seinen wichtigsten Eigenschaften
zutreffend beschrieben und Vorhersagen für sein
Verhalten ermöglichten. Manche dieser Modelle gelten mit
gewissen Einschränkungen auch heute noch. Das wichtigste
ist das so genannte Tröpfchenmodell, das eine Analogie zwischen
dem Atomkern und einem Wassertropfen herstellt. Man
stellt sich auch den Atomkern als Kugel vor, in dem sich die
Protonen und Neutronen, zusammen »Nukleonen« genannt,
wie die Wassermoleküle umherbewegen. Jedes Nukleon wird
von allen anderen mit der gleichen Kraft angezogen. Daß die
Teilchen nicht aus dem Kern entweichen können, konnte man
durch einen so genannten »Potentialtopf« symbolisieren. Die
hohen Wände des Topfes, in dem die Nukleonen liegen, verhindern
in den meisten Fällen das Entkommen. Nur ganz selten
gelingt es einzelnen Teilchen oder Gruppen, die Wand des
Potentialtopfs zu durchbrechen und nach außen davonzufliegen.
Dabei handelt es sich dann um Alpha- oder Neutronenstrahlung.
Im Jahr 1935 versuchte der japanische Theoretiker Hideki
Yukawa, den Zusammenhalt der Nukleonen im Kern durch
die Existenz besonderer Kernkräfte zu erklären, die nur auf
den winzigen Entfernungen wirksam sein sollten, die den Abmessungen
des Kerns entsprachen. Er brachte dabei den Gedanken
des Austausches von Bindeteilchen ins Spiel — eine
Vorstellung, die später noch große Bedeutung erlangen sollte. Es
gibt noch ein weiteres Beispiel in der Natur, bei dem starke
Kräfte nur auf sehr kurze Distanzen wirksam sind: die Anziehungskräfte
zwischen den Atomen oder Molekülen, die
letztlich dafür sorgen, daß feste Körper zusammenhalten. Sie
entstehen dadurch, daß die Atome sozusagen ihre äußeren
Elektronen »miteinander teilen« oder »gemeinsam benutzen«.
Diese Elektronen schwirren also ununterbrochen zwischen
den Atomen hin und her und stellen so den Zusammenhalt her.
Diese Modellvorstellung übertrug nun Yukawa auf die
Atomkerne. Warum, so fragte er, sollten nicht die Kernkräfte
durch Teilchen erzeugt werden, die zwischen den Protonen