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Becquerelstrahlen

[541] Becquerelstrahlen (Uranstrahlen), unsichtbare Strahlen, welche Ähnlichkeit mit den Kathoden- und Röntgenstrahlen besitzen und besonders von Uranpecherz fortdauernd ohne erkennbare Ursache ausgesandt werden. H. Becquerel entdeckte sie 1896, als er eine Anzahl fluoreszenz- und phosphoreszenzfähige Körper auf eine in einen undurchsichtigen Karton eingeschlagene photographische Platte gelegt und das Ganze dem Licht ausgesetzt hatte. Unterhalb einzelner Stoffe wurde die Platte beim Entwickeln dunkel, d. h. es waren photographisch wirkende Strahlen durch den Karton gegangen. Die nähere Untersuchung (besonders seitens des Ehepaares Curie) ergab, daß die Belichtung unnötig ist, und daß gewisse, in dem Uranerz enthaltene bis dahin unbekannte Stoffe: Radium (ähnlich dem Baryum), Polonium (ähnlich dem Wismut), Aktinium (ähnlich dem Titan) und Radio-Blei sowie Thorium, die eigentlichen Quellen der Strahlung sind. Selbst die gewöhnliche Luft scheint einen derartigen radioaktiven Stoff zu enthalten. Ähnlich den Kathodenstrahlen erzeugen die B. in Luft Ozon, bringen an Salzen chemische Veränderungen hervor (Platincyanbaryum wird gebräunt, Glas wird violett bis schwarz), Papier wird unter ihrem Einfluß brüchig, gelber Phosphor verwandelt sich in roten, Chlorophyll bleicht aus, Bakterien werden in ihrem Wachstum gehemmt, Samen verlieren ihre Keimfähigkeit, und auf lebender Haut werden (oft erst nach längerer Zeit) Entzündungen hervorgerufen ähnlich wie durch Röntgenstrahlen. Dieselben Stoffe, die unter dem Einfluß von Röntgenstrahlen oder ultravioletter Strahlen phosphoreszieren oder fluoreszieren, lumineszieren auch unter dem Einfluß von B. Entwässertes Radiumbromid phosphoresziert unter dem Einfluß der eignen Strahlen ununterbrochen in bläulichem Licht von solcher Stärke, daß man im Dunkeln dabei lesen kann. Auch mit geschlossenen Augen nimmt man einen Lichtschein wahr, da die Augenmedien zu schwacher Phosphoreszenz erregt werden. Die B. pflanzen sich geradlinig fort, werden aber weder reflektiert noch gebrochen wie das Licht (dahintergestellte Spiegel verstarken allerdings zuweilen die Wirkung), auch lassen sich keine Interferenz-Beugungs- und Polarisationserscheinungen beobachten. Es gibt verschiedene Arten B., solche, die ähnlich den Röntgenstrahlen von einem Magneten nicht beeinflußt werden (Poloniumstrahlen), und solche, die mehr oder weniger abgelenkt werden, wie Kathodenstrahlen (Aktiniumstrahlen). Radium sendet Strahlen aller Arten aus, die durch einen Magnet getrennt werden können. Beim Durchdringen der B. durch feste Körper tritt je nach der Art des Stoffes teils Absorption, teils diffuse Zerstreuung, richtiger Bildung sekundärer Strahlen ein, die sich durch ihre Ablenkbarkeit von den ursprünglichen Strahlen unterscheiden, indes ihrerseits selbst wieder tertiäre Strahlen erzeugen können. Infolge der Absorption kann man mittels der B. ähnlich wie mit Röntgenstrahlen Schattenbilder auf einem Fluoreszenzschirm und Röntgenphotographien erzeugen, die indes infolge der starken Zerstreuung weit weniger scharf und kräftig sind und zur photographischen Fixierung weit mehr Zeit beanspruchen als die eigentlichen Röntgenbilder. Am wenigsten absorbiert werden die nicht ablenkbaren Strahlen, die selbst eine 2 cm dicke Quecksilberschicht durchdringen können. Die ablenkbaren werden in um so stärkerm Maße zerstreut, d. h. ihre Sekundärstrahlen sind um so intensiver, je größer ihre Ablenkbarkeit ist. Auch nicht ablenkbare B. erzeugen Sekundärstrahlen, und zwar sowohl beim Eintritt als beim Austritt, wenn sie durch 1–2 cm dicke Bleiplatten hindurchgehen. Erhitzung steigert die Strahlung beträchtlich, doch kann das Emanationsvermögen durch allzu starke Erhitzung zerstört werden. Auflösung der Substanz und Fällung aus der Lösung stellt es wieder her. Abkühlung selbst bis zur Temperatur der flüssigen Luft bringt anscheinend keine Änderung hervor. Luft und andre Gase, die den Strahlen ausgesetzt werden, besitzen in mehr oder minder hohem Maße die Fähigkeit, positiv oder negativ geladene Körper zu entladen (sie sind ionisiert), und zwar ist die erzeugte scheinbare Leitungsfähigkeit einfach der Dichte des Gases proportional und unabhängig von dessen chemischer Beschaffenheit. Sie geht bald wieder verloren. Im luftleeren Raum wird der strahlende Körper von selbst positiv elektrisch, während die von den Strahlen getroffenen Körper negative Elektrizität annehmen. Denkt man sich diesen Transport der negativen Elektrizität durch Ionen von gleicher Art wie bei der Elektrolyse bewirkt, so müßte ein Stückchen Radiumsalz jährlich etwa 3 Millionstel Gramm an Gewicht verlieren. Die von 1 qcm Uranoxyd ausgestrahlte Energie beträgt 10^-11 cal. pro Sekunde, d. h. sie würde 1 ccm Wasser in 3000 Jahren um 1° erwärmen. Die von 1 g jährlich ausgestrahlte Energiemenge beträgt 0,032 cal. Für Radium ist sie etwa 100,000mal so groß. Treffen B. auf die negative Polplatte einer Influenzmaschine bei maximaler Entfernung der Konduktoren, so hören die Funkenentladungen auf, es tritt lediglich Glimmentladung auf (ähnlich wie bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht, falls die negative Polplatte eine amalgamierte Zinkplatte ist). Entladungsröhren leuchten an den von Radiumstrahlen getroffenen Stellen stärker und bei höherm Druck. Der Widerstand einer Selenzelle wird durch B. wie auch durch Röntgenstrahlen herabgesetzt. Bei radioaktivem Blei erlischt die Aktivität nach einem halben[541] Jahre, kann aber dann durch Bestrahlung mit Kathodenstrahlen aufs neue hervorgerufen werden. Frisch kristallisierte Radiumsalze nehmen an Wirkung allmählich bis zu einem Maximum zu und strahlen dann konstant weiter. Ihre Lösung in Wasser strahlt anfänglich mit gleicher Stärke, verliert aber allmählich die Aktivität völlig. Die aus solcher inaktiv gewordenen Lösung gewonnenen Kristalle strahlen wieder wie die ursprünglichen. Okkludierte Gase, die im Vakuum aus aktiven Stoffen entweichen, erweisen sich in hohem Maße radioaktiv, verlieren aber allmählich diese Eigenschaft. Beliebige Körper, die sich in der Nähe radioaktiver Substanzen befinden, nehmen allmählich sogen. induzierte Radioaktivität an, besonders solche, die gleichzeitig mit jenen Stoffen aus einer Lösung gefällt werden. Sie verschwindet nach einiger Zeit wieder. Die Übertragung der Aktivität geschieht im allgemeinen durch die Luft oder andre Gase, deren Natur und Druck ohne Einfluß sind, und zwar selbst durch enge Kapillarröhren (selbst Pappe) hindurch mit einer Geschwindigkeit, die wesentlich größer ist als die Diffusionsgeschwindigkeit von Gasen. In einem sehr hohen Vakuum tritt die Induktion nicht auf, ja es verliert ein bereits aktivierter Stoff seine Strahlungsfähigkeit wieder. Auch destilliertes Wasser kann durch Induktion in hohem Maße radioaktiv gemacht werden, verliert aber ebenso wie alle übrigen künstlich aktiv gemachten Stoffe die Wirksamkeit in kurzer Zeit. Durch Einbringen einer kleinen mit Radiumsalzlösung gefüllten Zelluloidkapsel kann es (in einer geschlossenen Flasche) sogar stärker aktiv werden als die aktivierende Substanz. Die in Gasen induzierte Aktivität hängt nicht ab von deren chemischer Natur und Dichte. Sie nimmt bis zu einem Maximum zu, dessen Höhe von der Art der induzierenden Substanz und deren Menge abhängt. In einem geschlossenen Gefäß wird das Maximum rascher erreicht und ist höher. Unwirksam gewordene Radiumsalzlösung gewinnt (durch Selbstinduktion) die Aktivität wieder, wenn sie in geschlossener Flasche aufbewahrt wird. Luft in einem geschlossenen Raum (in Höhlen, Kellern, in den Poren der Erde) gewinnt nach und nach an Aktivität. Ein beliebiger Körper, z. B. Kupferdraht, gewinnt in Luft induzierte Radioaktivität, besonders wenn er negativ elektrisch gemacht wird. Erhitzen beseitigt diese induzierte Radioaktivität nicht, wohl aber Abreiben mit Salzsäure. Sie ist dann auf den zum Abreiben benutzten Lappen übergegangen und verbleibt diesem, auch wenn er verkohlt wird. In Laboratorien, in denen mit B. experimentiert wird, bleibt die Luft so sehr leitend, daß elektrostatische Meßinstrumente nicht mehr gebraucht werden können, abgesehen von groben Versuchen. Als wahrscheinlichste Hypothese des Wesens der B. gilt zurzeit die Ansicht, daß die Strahlung in einer Fortschleuderung negativ elektrischer Partikelchen (Elektronen) von weit geringerer Masse als die Atome besteht, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar ist. Hierauf weist namentlich die Ablenkbarkeit der Strahlen durch magnetische und elektrische Kräfte hin, die ganz derjenigen der Kathodenstrahlen entspricht.

Nach Kaufmann ist die wahre Masse der die B. bildenden Elektronen = 0, sie besitzen nur eine scheinbare Masse infolge elektromagnetischer Wirkungen. Nach Heydweiller verliert ein zugeschmolzenes, 5 g Radiumsalz enthaltendes Glasröhrchen beständig an Gewicht, und zwar täglich etwa 0,02 mgr. Es sendet in dieser Zeit 10f Erg Energie in Form von B. aus. Da die Abnahme der Gravitationsenergie von gleicher Größenordnung ist, betrachtet Kaufmann letztere als Quelle der Strahlung.