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

stabil ist. Ein schwieriges Unterfangen, denn die theoretischen
Vorhersagen haben ergeben, daß die Lebensdauer des Protons
etwa l0 30 Jahre sein müsste, eine Zeit, die das Alter des Universums
(cirka 10 10 Jahre) um viele Größenordnungen übersteigt.
Man kann eine gültige Aussage aber dann erreichen,
wenn man sehr viele Protonen gleichzeitig beobachtet. Bei
l0 30 Protonen müsste dann nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeit
im Mittel jedes Jahr eines zerfallen. Genau dies
überprüft man in mehreren Experimenten in Europa, den
USA, Indien und Japan. Dort beginnt zur Zeit das größte derartige
Unterfangen mit dem Namen »Superkamiokande«.
Bisher konnte aber noch kein Hinweis gefunden werden, daß
das Proton instabil ist.
Beschleuniger und Speicherringe sind Hilfsmittel, die geladene
Teilchen auf hohe Energien bringen können. Weit subtiler
ist der Umgang mit Neutronen, die ja keine elektrische
Ladung tragen. Aber auch sie haben die Experimentatoren
inzwischen »gezähmt« und für viele Zwecke genutzt, denn
gerade ihre Neutralität ist eine Eigenschaft, die sie geeignet
macht für Untersuchungen, bei denen die Ladung nur stören
würde. Das Neutron kann, da es vom geladenen Atomkern
und ebenso von der Elektronenhülle nicht elektrisch abgelenkt
wird, fast ungehindert durch Materie hindurchfließen und
wird lediglich dann beeinflusst, wenn es mechanisch abgelenkt
wird. Damit gibt es dem Physiker die Möglichkeit, Objekte zu
durchleuchten, frei vom störenden Einfluss elektrischer oder
magnetischer Felder.
In großen Mengen erhält man Neutronen in Kernreaktoren,
wo sie bei den Spaltprozessen frei werden und nach allen Seiten
davonfliegen, für gezielte Untersuchungen benötigt man aber
meist einen geordneten Strahl, bei dem alle Teilchen in die
gleiche Richtung fliegen und möglichst auch noch die gleiche
Geschwindigkeit haben. Um dies zu erreichen, sind eine ganze
Reihe von Geräten notwendig, die Neutronen führen,
ausblenden, abbremsen und bündeln. Durch Blenden und
Strahlrohre führt man zunächst einen Teil der Neutronen aus
dem Reaktor heraus.
Noch sind diese Teilchen aber so schnell, daß sie das Untersuchungsobjekt
in den meisten Fällen ungehindert durchstrahlen
würden, ohne irgendeine messbare Wirkung zu zeigen.
Fazit: Man muss sie abbremsen.
Am Höchstflussreaktor in Grenoble, der zur Zeit stärksten
Neutronenquelle Europas, geschieht dies in zwei Schritten:
Zunächst fliegen die Neutronen noch mit einer Geschwindigkeit
von durchschnittlich 2200 Metern pro Sekunde aus dem
Reaktor heraus. Sie werden dann durch ein Gefäß mit flüssigem
Deuterium, also schwerem Wasserstoff, geleitet, wo sie
mit den sehr kalten Deuteriumkernen bei einer Temperatur
von minus 248 Grad Celsius zusammenstoßen und dabei den
größten Teil ihrer Energie verlieren. Sie verlassen den Tank mit
einer Durchschnittsgeschwindigkeit von nur noch 645 Metern
pro Sekunde. Nun führt man sie zu einer so genannten Neutronenturbine,
einem Rad mit dem Radius von 85 Zentimetern,
das sich in Richtung des Neutronenstrahls dreht. Wenn
ein Neutron auf eine Schaufel dieses Rades trifft, verliert es an
Geschwindigkeit, weil die Schaufel während des Zusammenstoßes
zurückweicht. So gelingt es, einen intensiven Strahl von
Neutronen zu erzeugen, die nur noch 6,2 Meter pro Sekunde
schnell sind. Man bezeichnet sie als »ultrakalt«.
Da Neutronen nicht durch elektrische und magnetische
Felder zu beeinflussen sind, muss man andere Maßnahmen ergreifen,
um sie an die Stelle zu transportieren, wo man sie
benötigt. Man macht sich dabei die Tatsache zunutze, daß sich
Neutronen — wie alle Teilchen — gleichzeitig wie ein Partikel
und eine Welle verhalten.
Unter bestimmten Bedingungen lassen sich Neutronen wie
Licht behandeln, sie können zum Beispiel reflektiert werden.
Dazu benötigt man besondere Kristalle, deren Gitterab-