Von Pascual Jordan

Die staunenswerten Fortschritte, welche die moderne Physik in der Erforschung der Atome und sogar der Atomkerne erreichen. konnte, sind der weiteren Öffentlichkeit schreckhaft durch die Atombombe sichtbar geworden. Die durch sie gegebenen gefährlichen Möglichkeiten stehen naturgemäß im Vordergrund der Erörterungen über die neue Lage. Aber dies, ist nur die eine Seite der Sache; und so wichtig sie erscheinen mag, so sind doch die Aussichten und Möglichkeiten friedlicher Arbeit, welche durch die neuen wissenschaftlichen und technischen Errungenschaften geboten werden, nicht weniger bedeutsam. Daß die Erschließung neuer Energiequellen neben Kohle, Öl und Wasserkraft. zu den schon in greifbare Nähe gerückten Hoffnungen gehört, ist bereits in den Tageszeitungen verschiedentlich erwähnt worden. Auch der Vorstoß von unserem Planeten in den Weltenraum hinaus gehört zu den lang gehegten Träumen, deren Verwirklichung vielleicht noch von heute Lebenden mitgemacht werden kann. Weniger sichtbar auch für den Fernerstehenden, aber bewegend und aufregend für Naturwissenschaftler der verschiedensten Fachrichtungen – einschließlich Medizin – sind die Möglichkeiten, welche schon jetzt durch die Erfolge der Atomkernphysik geboten werden, – und welche von den Wissenschaftlern des Auslands bereits mit größter Tatkraft verfolgt werden.

Erinnern wir uns zunächst kurz daran, daß das Atom aus zwei wesentlichen Teilen besteht: Fast sein ganzer Rauminhalt wird erfüllt von der "Elektronenhülle", während in der Mitte des Atoms der Atomkern sitzt – winzig klein sogar noch im Vergleich mit dem schon so kleinen Atom, aber dennoch fast die ganze Masse des Atoms und zugleich ungeheure Energiezusammenballungen in sich enthaltend. Wenn ein Atom seine chemischen Kräfte betätigt oder sonst etwas tut, was in den Rahmen "normaler", sozusagen harmloser Physik gehört, so geschehen nur in der Elektronenhülle Veränderungen und Umlagerungen während der Kern unerschütterlich und unverändert bleibt. Die in der Natur so seltenen Vorgänge der Radioaktivität lassen jedoch an Atomkernen selber Änderungen vor sich gehen; und der Triumph der modernen physikalischen Experimentierkunst ist eben der, daß man es fertiggebracht hat, solche "Kernreaktionen" künstlich herbeizuführen. Die Natur kann das zwar auch, aber sie braucht ganze Sterne als Laboratoriumsküchen dazu: Das Leuchten der Sonne und der anderen Fixsterne beruht auf Atomkernreaktionen, die in ihrem Innern vor sich gehen.

Daß dagegen die Chemie sich nur an der Außenzone, der Elektropenhülle der Atome abspielt, das bedingt, daß die chemische Natur eines Atoms weitgehend unabhängig ist vom Bau des Atomkerns. Der Atomkern ist eine Ansammlung von (elektrisch positiven). Protonen und (elektrisch neutralen) Neutronen; und die chemische Natur eines Atoms ist unabhängig davon, wie viele Neutronen im Kerne stecken – es kommt nur aus die Anzahl der darin enthaltenen Protonen (anders ausgedrückt: auf die dadurch entstehende elektrische Ladung des Kernes) an. So gibt es für jedes chemische-Element eine Anzahl verschiedener Vertreter – "Isotope" nennt man sie – welche chemisch ganz gleichartig reagieren sich aber durch ihre Masse voneinander unterscheiden.

Die mit der – Atombombe zusammenhängenden Experimente haben nun als "Abfallprodukte" große Mengen von Substanzen geliefert, welche teils neue, in der Natur sonst kaum vorkommende Isotope enthalten, teils aus bekannten Isotopen, aber in ungewöhnlichen Mischungsverhältnissen bestehen, Zwar waren viele dieser Isotope schon anderweitig den Experimentatoren zugänglich geworden, aber meist nur in sehr viel geringeren Mengen als jetzt. Viele davon sind radioaktiv zerfallen, also im Laufe der Zeit – so daß ihr Nichtvorhandensein in den natürlich vorkommenden Stoffen ohne weiteres verständlich ist.

Denken wir uns jetzt einen Biologen, welcher gern wissen möchte, was mit dem Jod geschieht, welches ein tierischer oder menschlicher Körper spurenweise mit der Nahrung aufnimmt. Man weiß, daß verschiedene organische Stoffe in ihrem Aufbau etwas Jod enthalten; aber wie könnte man genauer erkennen, auf welchem Wege dieses Joel zu ihnen gelangt, oder etwa wie rasch? Man kann solche und viele ähnliche dem Biologen und Physiologen brennend wichtige Fragen nur so beantworten. daß man mit geeigneten Isotopen experimentiert. Enthält die Nahrung statt des gewöhnlichen Jods ein anderes Isotop, so sind wir hernach imstande, an jeder aus einer bestimmten Stelle des Körpers zu bestimmter Zeit entnommenen Substanzprobe zu erkennen, welcher Bruchteil des darin vorhandenen Jods von dem experimentell zugeführten herrührt – obwohl dieses sich gegenüber jeder im Körper verlaufenden chemischen Reaktion in genau der gleichen Weise verhält wie normales Jod, so bleibt es doch für den Physiker stets als ein anderes Isotop erkennbar.