Band 8, Heft 11

Theoretische Überlegungen zeigten, daß in einem stromdurchflossenen Eigenhalbleiter hoher Elektronen- und Löcherbeweglichkeit beim Einschalten eines transversalen Magnetfeldes beträchtliche Veränderungen der Dichte der Elektron-Lochpaare möglich sind, wenn die Volumen- und Oberflächenrekombination hinreichend klein ist. Diese Dichteveränderung sollte sich in dem Auftreten einer nichtlinearen Strom-Spannungscharakteristik, verbunden mit einer Widerstandsänderung im Magnetfeld äußern, welche weit über die gewöhnliche Widerstandsänderung im Magnetfeld hinausgeht. Es ist experimentell gelungen, diesen Effekt am Germanium nachzuweisen, wobei je nach dem Richtungssinn der Felder eine positive Widerstandsänderung von 470% bzw. eine negative Widerstandsänderung von 13% erzielt werden konnte. Messungen des lichtelektrischen Effektes und der Frequenzabhängigkeit beweisen, daß die theoretische Vorstellung auf den neuen Effekt wirklich zutrifft.

Es wird die Druckabhängigkeit der Selbstdiffusion von N 2 im Bereich von 20 bis 90 atm und die des CO 2 im Bereich von 15 bis 52 atm bei 20° C mit 15 N bzw. 13 C untersucht. Während beim N 2 das Produkt aus dem Diffusionskoeffizienten und der Gasdichte innerhalb der Fehlergrenze druckunabhängig gefunden wird, nimmt das Produkt beim CO 2 im untersuchten Druckbereich mit steigendem Druck um etwa 30 % zu. Aus einem Vergleich mit der Enskogschen „Dense-Gases-Theory“ wird geschlossen, daß die zwischenmolekularen Kräfte des N 2 weitgehend additiv sind, während beim CO 2 wesentliche Beiträge zumVirial durch Molekelkonfigurationen geliefert werden, bei denen sich die anziehenden Kräfte teilweise absättigen.

Es wird der Lösungsmitteleinfluß auf die dielektrische Relaxation durch Messung der Relaxationszeiten von fünf Dipolmolekülen in verdünnter Lösung von Benzol, Tetrachlorkohlenstoff, Hexan, Dioxan und Cyclohexan untersucht. Durch Vergleich mit den nach den Modellvorstellungen von Debye, Perrin und Budó abgeschätzten Erwartungswerten der Relaxationszeit gewinnt man einen Faktor der mikroskopischen Viskosität im Verhältnis zur makroskopisch gemessenen, der im allgemeinen von Molekülvolumen und Molekülform von Dipolmolekül und Lösungsmittelmolekül abhängt. Besonderheiten der Flüssigkeitsstruktur in der Umgebung des Dipolmoleküls beeinflussen die mikroskopische Viskosität noch zusätzlich. Unter Berücksichtigung dieser Erfahrungen an starren Molekülen wird der Einfluß der Beweglichkeit polarer Gruppen auf die Relaxation an einer Reihe von Jod-, Methyl-, und Methoxy-Verbindungen des Benzols, Diphenyls und Quarterphenyls in Tetrachlorkohlenstoff untersucht. Bei den Molekülen mit CH 3 -Substituenten kann nur für Quartertolyl eindeutig auf eine innere Beweglichkeit der Kette geschlossen werden, die bei Isoquartertolyl wegen der beiden orthoständigen, mittleren Methylgruppen behindert ist. Die Untersuchung der Methoxyverbindungen zeigt, daß der polaren OCH 3 -Gruppe eine innermolekulare Beweglichkeit zuzuordnen ist, die aber von der Art des substituierten aromatischen Moleküls und der Anzahl der Substituenten und ihrer Lage zueinander abhängig ist.

Die Beobachtung der Brechungsindices von n-Tetradecyl- und n-Cetylalkohol im Temperaturbereich zwischen 20 und 60°C liefert einen Nachweis für das Auftreten mehrerer Phasen dicht unterhalb des Erstarrungspunktes. Der Dichteanstieg in den Umwandlungspunkten wird aus der Molekularrefraktion berechnet. Durch Untersuchung der reinen Orientierungspolarisation — im Gegensatz zu der bei niederen Frequenzen außerdem vorhandenen Maxwell-Wagner-Polarisation — ergibt sich, daß die von Smyth-Hoffman angenommene α — β 2 -Umwandlung im glasigen Bereich, der bei Alkoholen mit mehr als 12 C-Atomen auftritt, die molekulare Rotation nicht einschränkt. Die nach Onsager aus der Molekularpolarisation ermittelten Momente gehen stetig durch den Erstarrungspunkt, so daß die beim Übergang in den glasigen Zustand sich vollziehende Auflösung der zu größeren Komplexen assoziierten Alkoholmoleküle und deren Umgruppierung zu gestreckten Doppelmolekülen das für die Orientierung in Feldrichtung wirksame Moment nicht ändert. Messungen im Dispersionsgebiet zeigen eine größere Beweglichkeit der Moleküle bzw. Dipolgruppen im glasigen Zustand gegenüber der in der Flüssigkeit. Mit zunehmender Kettenlänge der Alkohole ist eine Abnahme des relativen Unterschiedes zur Flüssigkeit festzustellen. Wie in der Flüssigkeit wird auch im glasigen Bereich eine Relaxationszeitverteilung gefunden, die auf mehrere Behinderungspotentiale hindeutet, wobei nicht ausgeschlossen erscheint, daß mehrere Orientierungsmechanismen vorliegen.

Eine Zuordnung der beiden ersten Absorptionsbanden der Polyacene zeigt ein auffallend starkes Fortschreiten der kurzwelligeren Bande nach längeren Wellen mit zunehmender Ringzahl. Für diesen Befund wird in der vorliegenden Arbeit eine Erklärung gegeben, der die Vorstellung zugrunde liegt, daß sich zwei Effekte überlagern. Durch Abbildung des Moleküls auf den Plattschen Kreis erscheinen die beiden angeregten Zustände nur durch eine Drehung der Elektronenwolke der vier energetisch höchsten Elektronen voneinander verschieden. Die für die beiden Zustände zum Kohlenstoffgerüst verschieden orientierte Lage der erwähnten Elektronenverteilung ergibt einen Anteil der Energieaufspaltung. Der andere, entstanden durch die Deformation des Plattschen Kreises auf das wirkliche Molekül, geht bereits aus der Coulsonschen Rechnung hervor. Die Berücksichtigung beider Effekte führt auf eine sehr gute Übereinstimmung mit dem Experiment.

Die Komplexbildung wird durch potentiometrische Messungen und durch Löslichkeitsmessungen untersucht. Einkernige Komplexe AgBr 1 (1—n) mit n = 1, 2, 3 und 4 werden nachgewiesen, und die zugehörigen Komplexkonstanten werden berechnet. Eine schwache Bildung von mehrkernigen Komplexen wird gefunden, die aber zu gering ist, um die zugehörigen Konstanten berechnen zu können. Das Löslichkeitsprodukt wird bei verschiedenen lonenstärken gemessen.

Bothe berechnete die Aktivität einer radioaktiven Scheibensonde als Funktion des Neutronenabsorptionskoeffizienten μ der Sondensubstanz für verschwindenden Selbstabsorptionskoeffizienten α der Elektronen in der Sonde. Die Voraussetzung α/μ ⪡ 1 ist aber im allgemeinen nur in der Nähe einer starken Resonanzabsorptionsstelle der Sondensubstanz für die Neutronen erfüllt. In dieser Arbeit werden deshalb ein allgemeiner Ausdruck für die Aktivität von Scheibensonden sowie Näherungsformeln für einige Grenzfälle abgeleitet. Es zeigt sich, daß die Aktivität bei Berücksichtigung der Selbstabsorption der Elektronen in der Regel von der Orientierung der Sonde abhängt, und daß die Berücksichtigung dieses Umstandes u. a. nicht nur die Neutronendichte, sondern auch den Neutronenstrom zu messen gestattet.

Die Problematik, die in der Formulierung des Ersten Hauptsatzes bei offenen Systemen liegt, wird diskutiert. Es wird gezeigt, daß der Begriff „Wärmestrom“ nur durch Definition eingeführt werden kann. Die Vorteile bei der Benutzung des sog. „reduzierten Wärmestromes“ werden auseinandergesetzt. Die Wärmeleitfähigkeit bei chemisch reagierenden Zweistoffgemischen wird diskutiert, besonders hinsichtlich einer einfachen und übersichtlichen Ableitung der Beziehungen und hinsichtlich einer von Nernst angegebenen Formel für die Wärmeleitfähigkeit eines dissoziierenden idealen Gases. Die Gültigkeitsgrenzen des Prinzips der minimalen Entropieerzeugung für stationäre Zustände werden untersucht.

Während die übliche Spinortheorie der Elementarteilchen mit mehr als 2 (2 8 + 1) Spinorkomponenten arbeitet und Spinoren mit punktierten und unpunktierten Indices verwendet werden, begnügt sich die hier vorgeschlagene Theorie mit 2 (2 8 + 1) Spinorkomponenten, herrührend von Spinoren, die nur eine Indexsorte besitzen und Differentialgleichungen 2. Ordnung genügen. Es wird zunächst über die übliche Theorie referiert und der Grundgedanke der neuen Theorie wird herausgearbeitet.

Es wird gezeigt, daß die Diracschen Wellengleichungen für Elementarteilchen nicht verschwindender Ruhmasse und vom Maximalspin 2 s mit der Schrödinger-Gordon-Glei-chung für die Komponenten zweier vollsymmetrischer Spinoren vom Ran mit je 2s + 1 wesentlich verschiedenen komplexen Komponenten im Falle der kräftefreien Bewegung des Teilchens äquivalent ist. Im Falle ganzzahligen Maximalspins sind diese wiederum äquivalent mit der Schrödinger-Gordon-Gleichung für 2s + 1 wesentlich verschiedene komplexe Komponenten eines Tensors. Es ist damit gezeigt, daß im Falle der kräftefreien Bewegung des Elementarteilchens die Forderungen der Capschen Hypothese erfüllbar sind.

Neben den äußeren Freiheitsgraden der Translation besitzen Elementarteilchen zwei innere Freiheitsgrade: elektrische Ladung und Spin. Da — abgesehen von neutralen (und „antineutralen“) Teilchen — nur zwei Ladungszustände, positiv und negativ geladen, in der Natur verwirklicht werden und da ein Teilchen mit dem Maximalspin 8 bekanntlich 2s + 1 Einstellmöglichkeiten des Spins zu einer vorgegebenen Richtung besitzt, kann man an einem geladenen Teilchen vom Maximalspin 8 insgesamt 2 (28 + 1) verschiedene physikalische Zustände unterscheiden. Da ganz allgemein in der Physik die Zahl der Funktionen, die einen Vorgang beschreiben sollen, gleichgesetzt wird mit der Zahl der physikalisch möglichen Zustände *, wurde vom Verf. die Hypothese aufgestellt, es müsse in mathematisch und physikalisch einwandfreier Weise möglich sein, ein geladenes Elementarteilchen vom Maximalspin s durch 2 (28 + 1) Funktionen zu beschreiben. Donnert hat gezeigt, daß das in dieser Hypothese steckende mathematische Problem lösbar ist. In dieser Arbeit soll gezeigt werden, daß die Beschreibung kräftefreier Teilchen nach der vorgelegten modifizierten Spinortheorie auch physikalisch richtige Ergebnisse liefert.