Band 8, Heft 12

Die Zustände der Kerne der 2 P-Schale werden durch die energetisch günstigste Mischung aller Annäherungsfunktionen dargestellt, die sich aus den Oszillatoreigenfunktionen des Einteilchenmodells unter Berücksichtigung einer Spin-Bahn-Kopplung aufbauen lassen. Mit Hilfe der gewonnenen Zustandsfunktionen für die Kerne werden ihre magnetischen Momente, Quadrupolmomente und einige angeregte Zustände ausgerechnet.

Es wird gezeigt, wie man alle im Rahmen einer gewählten Quantenfeldtheorie denkbaren physikalischen Prozesse mit Hilfe von „Wellenfunktionen“ beschreiben und die experimentell beobachtbaren Größen im Prinzip aus deren Differential- bzw. Integralgleichungen berechnen kann. Der Zusammenhang mit der Dysonschen S-Matrix wird abgeleitet.

Zur Beschreibung des Hall-Effektes und der Widerstandsänderung im magnetischen Feld bei Halbleitern hoher Beweglichkeit ist die übliche Theorie der magnetischen Effekte in schwachen Magnetfeldern nicht mehr hinreichend. Da in ihr immer das Produkt aus Beweglichkeit und magnetischer Feldstärke maßgebend ist, beschränkt sie sich nicht nur auf schwache Felder, sondern auch auf Halbleiter nicht allzu hoher Beweglichkeit der Ladungsträger. Insbesondere für gemischte Halbleiter hoher Beweglichkeit wird der Hall-Koeffizient stark feldstärkeabhängig. Dabei kann, wie schon in einer früheren Arbeit gemeinsam mit H. Welker gezeigt wurde, mit wachsender Feldstärke ein Vorzeichenwechsel des Hall-Koeffizienten auftreten. Die Widerstandsänderung im Magnetfeld nähert sich mit wachsender Feldstärke einem Sättigungswert.

In einigen technischen Anwendungsbereichen, wie z. B. bei den durch Kernenergie aufgeheizten, thermischen Atomraketen, stellt sich das Problem, ein im Kessel auf sehr hohe Enthalpie aufgeheiztes Arbeitsmedium in einer Düse auf möglichst große Ausströmgeschwindigkeiten zu beschleunigen, ohne die noch beherrschbaren Wärmeübergänge an die Kesselwände zu überschreiten. Unter Voraussetzung isentropischer Entspannung und völliger Gleichgewichtseinstellung in Kessel und Düse wird zunächst der besonders interessierende Beispielfall gewöhnlichen Wasserstoffs als Arbeitsgas im Druckbereich zwischen 10 —5 und 10 +2 at und bis zu Temperaturen von 10000°K hinsichtlich Zustandsgrößen und Ausströmgeschwindigkeiten untersucht. Die weitere Untersuchung erfolgt getrennt für die durch Strahlung und die durch Konvektion bedingten Wärmeübergänge. Dabei werden an Stelle der unsicher und schwierig zu berechnenden Absolutwerte Parameter für die Wärmeübergänge eingeführt, die der Vergleichsbetrachtung genügen. Es sind dies: Die Temperatur für den Wärmeübergang durch Strahlung und das sogenannte „Konvektionsprodukt“ aus Gasdichte, Gasenthalpie und mittlerer Molekulargeschwindigkeit für den konvektiven Wärmeübergang. Die in Form von Diagrammen wiedergegebenen quantitativen Berechnungsergebnisse lehren, daß man bei Anwendung diathermer, wenig strahlender Arbeitsgase, wie des Wasserstoffs, und niedriger Kesseldrucke Ausströmgeschwindigkeiten bis gegen 30000 m/s verwirklichen kann, — bei gleichen Wärmeübergängen wie in den Brennkammern von bereits erprobten chemischen Raketen mit Ausströmgeschwindigkeiten zwischen 2000 und 3000 m/s. Eine überschlägige vergleichende Untersuchung des Heliums, als Prototyp für leichte Edelgase, ergibt bei gleichen konvektiven Wärmeübergängen höhere Ausströmgeschwindigkeiten im Bereich mäßiger Aufheizungsenthalpien. Wegen der gleichzeitig auftretenden, im Verhältnis zum Wasserstoff viel höheren Feuergastemperaturen kehren sich diese günstigen Verhältnisse jedoch infolge auftretender Ionisation und Strahlung um, bevor die erwünschten hohen Absolutwerte der Ausströmgeschwindigkeit oberhalb von 10000 m/s erreicht werden können.

Aus dem β-Spektrum des RaE wurden homogene Parallelbündel in dem Energiebereich 250—1000 keV ausgesondert und deren Vielfachstreuung in Metallfolien (Al, Ni, Ag, Au) von verschiedener Dicke gemessen. Die Ergebnisse über die Form und Breite der Winkelverteilung hinter der Folie wurden mit den verschiedenen Theorien der Vielfachstreuung verglichen. Es ergab sich vollständige Übereinstimmung mit der Theorie von Molière in deren Gültigkeitsbereich. Für die praktische Ermittlung der Verteilungsbreite, auch außerhalb der Gültigkeitsgrenzen der bisherigen Theorien, wird ein einfaches Verfahren angegeben. Weitere Messungen wurden über die Winkelverteilung hinter schräg gestellten Folien gemacht. Die Ergebnisse bestätigen die Berechnungen innerhalb deren Gültigkeitsbereich.

Die Einsicht, daß die plastischen Verlagerungen kristallinen Materials im Gegensatz zu den elastischen auf atomistische Umordnungen zurückgehen, führt zum weiteren Ausbau der Theorie des Kristallwachstums, indem man sie einer einheitlichen Klasse reaktionsartiger Gitter-Umlagerungen zurechnet, an deren Spitze als einfachster Fall die Bildung des Gitters aus einer ungeordneten Phase, — das primäre Kristallwachstum — steht. Über Sammelkristallisation von feinzerteiltem und Rekristallisation von vorgespanntem Material reichen die Erscheinungen des sekundären Kristallwachstums stetig bis zu den unter noch andauernder äußerer Spannung ablaufenden plastischen Umlagerungen. Die in der üblichen Weise rein nach der Elastizitätstheorie behandelte Versetzung erscheint dabei als ein Grenz-Begriff analog dem des idealen Gases, — bewußt in bestimmter Richtung idealisiert, ist sie für diese ausgezeichnet brauchbar, in anderen unzureichend. Eine vollständige Theorie wird die Feinbewegung der Gitterbausteine einzuführen haben. Es wird eine Aufnahmetechnik angegeben, die die Bahnspuren der Teilchen zweidimensionaler Gittermodelle aufzeichnet. Sie zeigt, mit welch großer Mannigfaltigkeit der Feinbewegungen in der Tat zu rechnen ist. Einige Haupttypen werden besprochen, insbesondere das kinematisch eingeleitete Wachstum vorgeführt, das neben die statistischen, von der Wärmebewegung bestimmten, und die elektrolytischen Wachstumserscheinungen tritt.