Volume 10, Issue 9-10

Es werden eine Reihe von Verbesserungen beschrieben, die in den letzten Jahren an unserem Massenspektrographen vorgenommen wurden. Sie beziehen sich neben der Erreichung eines schnelleren und verläßlicheren Arbeitens mit der Apparatur auf ihre exaktere Anpassung an die theoretischen Forderungen, auf Vermehrung und Erhöhung der Stabilität der Justiermöglichkeiten des Strahlenganges, auf das Vakuum und auf die Konstanthaltung der Feldstärken. Als Prüfstein für die Leistungsfähigkeit dient das Auflösungsvermögen, für das bei guten Aufnahmen der Wert M/dM= 100 000 gemessen wird.

Es wird ein Verfahren zur relativen Bestimmung der Isotopenhäufigkeiten von Lithium, Bor und Uran beschrieben, dem die Reaktionen 6 Li(n, a) 3 H bzw. 10 B (n, a) 7 Li bzw. 235 U (n, f) zugrundeliegen. Die bei diesen Reaktionen auftretenden Tritonen, α-Teilchen und Kernbruchstücke werden mit Hilfe eines Szintillationszählers nachgewiesen. Als Neutronenquelle dient ein Ra-Be-Präparat von 100 mC. Lithium natürlicher Isotopenzusammensetzung liefert in Form einer „unendlich“ dicken Schicht von LiF (3 cm 2 Fläche; Belegungsdichte ≥ 2 mg/cm 2 ) unter optimalen Bedingungen 300 Impulse/min bei einem Nulleffekt von l-2%. Amorphes Bor natürlicher Isotopenzusammensetzung ergibt unter gleichen Bedingungen aber veränderter Diskriminatorstellung einen Gesamteffekt von 135 Impulsen/min bei etwa 16°/o Nulleffekt. Eine „unendlich“ dicke Schicht von U 3 O 8 natürlicher Isotopenzusammensetzung (10 cm 2 Fläche) gab 6 Impulse/min und keinen Nulleffekt.

Die Aktivierungsstörung kreisscheibenförmiger Indiumfolien im thermischen Neutronenfeld wurde in den Streumedien Paraffin und Graphit durch Vergleich der Aktivierung im Medium mit der in einem hinreichend großen Hohlraum gemessen. Die gemessenen Störungen gehorchen in der Geometrieabhängigkeit der elementaren Diffusionstheorie, weichen jedoch in den Absolutwerten davon ab. Die Aktivierungsstörung in Paraffin steht im Einklang mit Rechnungen von Corinaldesi.

Der experimentelle Nachweis des von der Bethe-Bloch-Theorie postulierten sogenannten logarithmischen Wiederanstieges der Ionisation war bis vor wenigen Jahren für schwerere Teilchen als Elektronen nicht befriedigend gelungen. Deshalb wurde mittels eines Geiger-Müller-Zählrohr-Teleskops aus der Höhenstrahlung ein μ-Mesonen-Bündel ausgeblendet und die Zahl der im Inneren eines argongefüllten Proportionalzählrohres erzeugten Ionenpaare in Abhängigkeit von der Reichweite der μ-Mesonen bestimmt. Die Diskussion der bei derartigen Messungen auftretenden Fehlermöglichkeiten zeigte zwar, daß die gewählte Meßmethode zur Festlegung des von der Bethe-Bloch-Formel beschriebenen mittleren Energieverlustes ziemlich ungeeignet ist, doch ließ sich der wahrscheinlichste, d. i. der am häufigsten vorkommende Energieverlust einwandfrei bestimmen. In Übereinstimmung mit zahlreichen neueren Arbeiten wurde die theoretisch erwartete logarithmische Abhängigkeit von der Mesonenenergie bestätigt gefunden. Dieses Ergebnis legt es nahe, Ionisationsmessungen mit Proportionalzählrohren zur Bestimmung hoher Teilchenenergien heranzuziehen.

Fragt man nach allen ebenen Gasströmungen, bei denen die Gasgeschwindigkeit zu allen Zeiten eine lineare Funktion des Ortes ist, so läßt sich die allgemeine Lösung des Problemes explizit angeben. - Es existieren drei verschiedene allgemeine Lösungstypen und drei Grenzfälle. Eine spezielle Untergruppe der Lösungen wird gesondert betrachtet. Ein Vergleich mit starken Stoßfronten zeigt, daß diese linearen Lösungen die Frontbedingungen im allgemeinen nicht erfüllen können, zur genäherten Darstellung des rückwärtigen Gebietes jedoch verwendbar sind. Nur bei einem Verhältnis der spezifischen Wärmen χ=7/5 (5 Freiheitsgrade) ergeben sie eine exakte Darstellung. Ein weiteres Beispiel exakt linearen Geschwindigkeitsverlaufes ist das von Burgers behandelte isentrope Abströmen ins Vakuum.

Starke, ebene, instationäre Stoßwellen, welche in ein ruhendes Gas hineinlaufen, werden in der Umgebung der Front mit Homologie-Lösungen verglichen und die beobachtete Tendenz allgemeinerer Lösungen, einer bestimmten Homologie-Lösung ähnlich zu werden, analytisch untersucht.

Dem zeitlichen Aufbau elektrischer Funken entspricht deren räumliche Struktur, indem sich in periodischen Entladungen aus dem zeitlichen Nacheinander ein räumliches Nebeneinander der verschiedenen Stadien ergibt. Zu ihrer Untersuchung wird ein Stroboskop verwendet, dessen kontinuierlich in der Phasenlage verdrehbarer Antrieb besonders entwickelt werden mußte, um die zeitliche Aufeinanderfolge der verschiedenen Erscheinungen bestimmen zu können. Damit wird es auch möglich, bei Durchstrahlung der Entladung mit einem kontinuierlichen Spektrum die optische Absorption abklingender Funken zu messen. Es zeigen sich nicht nur die Grundlinien der beteiligten Elemente in Absorption, sondern auch die molekularen Reaktionsprodukte mit der umgebenden Atmosphäre können durch ihre Absorptionsbanden nachgewiesen werden. Mit zunehmendem Alter der Funkenentladung verschwindet die Metalldampfaureole des Elektrodenmaterials und statt ihrer breitet sich das Nachleuchten um die Funkenstrecke aus, welches diese schließlich als leuchtender Torus umschwebt. In diesen sehr alten Entladungen lassen sich an vielen Elektrodenmaterialien Sprüherscheinungen beobachten, bei denen glühende Partikelchen ausgeschleudert werden. Die Form ihrer gelegentlich auch spiraligen Flugbahnen läßt Rückschlüsse auf Strömungsvorgänge in den Funkenentladungen zu.

Als Beitrag zum Verstehen der Vielzahl der Erscheinungsformen am Lichtbogen diskutieren wir die Frage nach den Bedingungen, unter denen Feldionisierung im Anodenfall eines Lichtbogens auftreten kann. Feldionisierung ist nur möglich, wenn die gesamte Fallenergie größer als die Ionisierungsenergie ist. Daneben sind mindestens zwei weitere Bedingungen zu nennen: a) Das entsprechende Potential muß sich auf einer Strecke von der Größe einer Elektronenweglänge ausbilden, b) Die erzeugten Ionen müssen mit einer ungeordneten Bewegung an die Säule geliefert werden. Die beiden Bedingungen werden in Formeln gefaßt und es wird gezeigt, daß ein Niederstromkohlebogen in Luft unter Normalbedingungen mit dem Anodenfallmechanismus der Feldionisierung brennt, während bei den Bedingungen, die für Hochdruckbögen charakteristisch sind, Feldionisierung unmöglich ist. Hier gilt thermische Ionisierung. - Die Strom-Spannungs-Kennlinien von Beck-Bögen und anderen Bögen werden diskutiert.

Aus den Ergebnissen früherer Rechnungen über die Abhängigkeit des Anodenfalls von der Temperatur werden Äquipotentialflächen vor der Anode konstruiert. Aus deren Verlauf wird u. a. auf die Konstanz der anodischen Stromdichte von 40 Amp/cm 2 geschlossen, solange nicht die gesamte Anodenstirnfläche bedeckt ist. Ferner erklären sie Brennfleck und Mikrobrennfleck bei Hochstromkohlebögen (T > 10 000°).

Über die Häufigkeit von Teilchenschauern, die durch kosmische Ultrastrahlung in verschieden starken Schichten kompakter Materie ausgelöst werden, liegen unterschiedliche Meßergebnisse vor. Zum Teil wurden Auslösekurven gemessen, die an das „Rossi-Maximum“ anschließend weitere Maxima aufweisen, aber mit bekannten Sachverhalten so schwer zu erklären sind, daß zu ihrer Deutung neuartige Erscheinungsformen von Elementarteilchen in die Diskussion einbezogen wurden. Zu einem anderen Teil wurden solche Maxima höherer Ordnung nicht gefunden. - Im folgenden werden Messungen von Auslösekurven beschrieben, die mit den zuletzt genannten übereinstimmen, obwohl verschiedenartige Koinzidenzanordnungen benützt wurden, die sich nach den Angaben in der Literatur zum Nachweis der umstrittenen Maxima besonders gut eignen sollten. Auch die Untersuchung und Diskussion verschiedener Parameter, welche die Gestalt der Auslösekurve verändern können, wie z. B. Raumwinkelausblendung, zufällige Koinzidenzen, Barometereffekt, Streuung der Schauer an leichtem Material, Gasfüllung der Zählrohre, deren Ansprechwahrscheinlichkeit, Multiplizität der Schauer, Koppelung zeitlich versetzter Ereignisse, die sich abhängig von der benützten Siebschaltung auswirken können, erbrachten keine Hinweise für eine Beeinflussung der Kurvenform im kritischen Bereich. Diese Ergebnisse, im Verein mit bisher unaufgeklärten Diskrepanzen zwischen Arbeiten der ersten Gruppe, berechtigen, an der zutreffenden Erfassung der entscheidenden Versuchsbedingungen zu zweifeln, unter denen die Maxima jederzeit reproduziert werden können, und an Hypothesen, die auf solchen Bedingungen fundiert sind.

Vergleiche der Abklingkurven sowie der Anodenspannungsabhängigkeit der Helligkeit zwischen ungeschädigten und elektronengeschädigten Bereichen von aluminisierten ZnS:Ag-Schirmen zeigen, daß die Lumineszenzabnahme unter Elektronenbestrahlung auf Vorgängen im Kristallgitter der Leuchtstoffpartikel beruht. Der Verlauf der Lumineszenzabnahme ist unabhängig von der Anodenspannung des schädigenden Elektronenstrahles. Die Kristallgitterform hat bei ZnS:Ag- und ZnS:Cu-Phosphoren einen größeren Einfluß auf den Verlauf der Zerstörung als die Art und Menge des Aktivators.

Beim Bau von Hochspannungsgeneratoren mit rotierenden Scheiben ist es wichtig, den Luftwiderstand der Scheiben genau zu kennen. Durch direkte Drehmomentmessungen an freien Scheiben in Normalluft wird der Widerstandsbeiwert für Reynolds-Zahlen im Bereich einiger 10 5 bis 10 6 bestimmt und damit die Zahlenwerte für Widerstandsmoment und Widerstandsleistung angegeben. Der Vergleich mit den Ergebnissen anderer Autoren zeigt Abweichungen, zu denen Stellung genommen wird. Abschließend wird über den Einfluß einer festen sowie einer gegenläufig rotierenden Gegenscheibe auf die Meßscheibe berichtet, der sich in einer axialen aerodynamischen Anziehung und Widerstandsmoment-Erniedrigung bzw. im Wegfall dieser Anziehung und einer Widerstandsmoment-Erhöhung äußert. Eine Deutung der Erscheinungen wird versucht.

In Mischungen von Phenol mit Tetrachlorkohlenstoff und Cyclohexan tritt — wie von Maier und Mez beobachtet — bei kleinen Phenolkonzentrationen (1 — 3 Mol-°/o) ein Schallabsorptionsmaximum geringer Größe auf. Die Bedingungen für das Auftreten dieses Maximums werden in 15 weiteren Mischungen untersucht. Mit zunehmender Wechselwirkung zwischen dem Lösungsmittel und der OH-Gruppe der Alkohole verkleinert sich das Schallabsorptionsmaximum und verschiebt sich gleichzeitig zu höheren Alkoholkonzentrationen. Die Ergebnisse lassen sich durch die Annahme erklären, daß diejenigen Übermoleküle der assoziierten Komponente das Schallabsorptionsmaximum erzeugen, die nur von Molekülen des Lösungsmittels umgeben sind und nicht von weiteren Alkoholmolekülen.

Ein Teil der Schwierigkeiten der Quantentheorie der Wellenfelder beruht auf einem charakteristischen Unterschied zwischen Mechanik und Feldtheorie, den wir durch das Stichwort „Selbstwechselwirkung“ bezeichnen möchten. Das Problem besteht in der klassischen Physik wie in der Quantenphysik in analoger Weise. Es wird hier gezeigt, daß es für die Wechselwirkung von Elektron und elektromagnetischem Feld in der klassischen Physik weitgehend befriedigend gelöst ist durch die von Dirac 1938 angegebene Theorie, während die von Eliezer vorgeschlagenen Verallgemeinerungen nicht annehmbar sind. Bei der hier vertretenen Auffassung von Diracs Theorie wird das Paradoxon der Selbstbeschleunigung bereits durch die Voraussetzungen ausgeschlossen, so daß Diracs Finalbedingung nicht als eine künstliche Nebenbedingung erscheint, sondern als wesentlicher Bestandteil der Bewegungsgleichungen. Die Theorie hat damit „nicht lokalen“ Charakter, obgleich das Elektron in gewisser Hinsicht als punktförmig vorausgesetzt wird. Existenz und Eindeutigkeit der Lösung ist gewährleistet in einem weiten Bereich von Anfangsbedingungen; Schwierigkeiten bestehen bei sehr starken und rasch veränderlichen Feldern. Das Verhältnis von Diracs Theorie zur konventionellen Elektrodynamik wird diskutiert.

In einer konsequenten Theorie des kompressiblen Plasmas muß die Ladungstrennung berücksichtigt werden, besonders dann, wenn makroskopische Geschwindigkeiten auftreten, die mit der Schallgeschwindigkeit vergleichbar oder größer als diese sind. Es wird der Einbau der Ladungstrennung für ein zweikomponentiges Plasma durchgeführt und das System der magneto-hydrodynamischen Gleichungen so umgeformt, daß es nur noch 2 Größen enthält: das Vektorpotential und die Plasmageschwindigkeit.

Zur Begründung des Einbaus der Ladungstrennung in die Magnetohydrodynamik des kompressiblen Mediums werden eindimensionale schallwellenartige Plasmabewegungen untersucht. Es ergeben sich spezifische, als „Ionen-“ und „Elektronen-Schall“ gekennzeichnete Strömungen großer Amplitude mit periodischer und nichtperiodischer Struktur, die unter geeigneten Bedingungen zu örtlich praktisch vollständiger Ladungstrennung führen können. Für die Begrenzung der Ladungstrennung, die als Temperaturfunktion ermittelt wird, erweisen sich Druckkräfte als wesentlich.

Die in der Quantenmechanik als Näherungsverfahren bekannte Variationsmethode wird hier auf Übergangsmetalle mit einem s-Elektron außerhalb unabgeschlossener d-Schale angewendet und insbesondere für hexagonales Gitter durchgeführt.

In früheren Arbeiten haben wir die Schrödinger-Gleichung in stochastischer Form dargestellt, d. h. als lineare Differentialgleichung in der Zeit für Wahrscheinlichkeiten 1 . Hier wollen wir sie mit gewöhnlichen stochastischen Gleichungen vergleichen. Zunächst bestätigt sich das wohlbekannte Ergebnis, daß man beide nicht identifizieren kann 2 . Denn nach den quantenmechanischen stochastischen Gleichungen verhalten sich Gesamtheiten wie ungedämpfte gekoppelte Oszillatoren und nach den gewöhnlichen stochastischen Gleichungen im besten Falle wie gedämpfte. Es gibt wahrscheinlich auch keine gewöhnlichen stochastischen Gleichungen, die die quantenmechanischen gleichmäßig gut approximieren. Doch wird gezeigt, daß man gewöhnliche stochastische Gleichungen angeben kann, die mit den quantenmechanischen in jedem experimentell geprüften Bereich beliebig gut übereinstimmen, weil in diesem die Relaxationszeiten so groß gegen die Schwingungsdauern sein können, daß man von der Dämpfung absehen darf.

Es wird gezeigt, daß es zu jedem quantenmechanischen Prozeß einen gewöhnlichen stochastischen Prozeß gibt, der zwar nicht mit jenem identisch ist, der sich aber von ihm in allen experimentell erreichbaren Bereichen nur unmerklich unterscheidet. Es ist also praktisch nicht möglich, experimentell zwischen einem in Strenge Quantengesetzen folgenden Prozeß und dem zugeordneten stochastischen Prozeß zu unterscheiden.