Die mittelalterlichen Alchimisten glaubten, daß alle Stoffe nur verschiedene Modifikationen der einen Urmaterie, der materia prima, seien. In der Transmutation sollte die schwarze Kunst die Urmaterie aus dem unedlen Zustand, etwa als Quecksilber, in den edlen Zustand des Goldes wandeln. Das neunzehnte Jahrhundert erklärte die Alchimisten für Narren und Phantasten. Denn die moderne Chemie stellte fest, daß es nicht eine Art von Materie, sondern eine ganze Reihe verschiedener Grundstoffe gäbe, die sich nicht ineinander verwandeln ließen. Um 1900 kannte sie 84 Elemente.

Aber das zwanzigste Jahrhundert rechtfertigte den alten Glauben der Alchimisten. Die Physiker zerlegten die „unteilbaren“ Atome der Chemie in die Uratome der einen Urmaterie und machten Gold aus Quecksilber.

Um ein chemisches Element umzuwandeln, muß man die Zusammensetzung des Atomkerns aus den Uratomen (den Neutronen und den positiv geladenen Protonen) ändern. Wegen ihrer positiven Ladungen stoßen sich die Atomkerne mit ungeheuren Kräften ab und die Schwierigkeit besteht darin, sie überhaupt erst einmal zusammenzubringen, damit eine kernchemische Umsetzung, eine Elementenumwandlung, stattfinden kann. Zur Herbeiführung der Reaktion muß man die Kerne des einen Elements mit denen des anderen bombardieren. Nur die Atomkerne, die dabei zusammentreffen, reagieren miteinander. Auf diese Art und Weise kann die Kernchemie nur einzelne Atome ineinander umwandeln, aber keine auch nur nach millionstel Gramm zählenden Mengen. Atomkerne von genügend großer Wucht, um die Abstoßung zu überwinden, lieferte die Natur in den Alpha-Strahlen radioaktiver Elemente. Sie bestehen aus fliegenden Heliumkernen. 1919 begründete Rutherford die Alchimie, die Chemie der Atomumwandlungen, indem er Stickstoff mit Heliumstrahlen beschoß, wobei sich diese Elemente in Sauerstoff und Wasserstoff verwandelten. Bis 1932 waren die Alpha-Strahlen das einzige Mittel der Kernchemie. Um mehr Treffer zu erzielen, mußte man dichtere Geschoßgarben erzeugen. Man mußte die Natur mit künstlichen Strahlen übertrumpfen. Das war die Tat der Cockcroft und Walton. Im Rutherfordschen Cavendish Laboratorium in Cambridge bauten sie 1932 eine Hochspannungsanlage, einen Kaskadengenerator, der eine Spannung von einigen Hunderttausend Volt lieferte. In einer Vakuumröhre wurden Wasserstoffkerne erzeugt, denen diese hohe Spannung eine entsprechende Stoßkraft erteilte. Mit diesen dichten Geschoßgarben wurden die Trefferzahlen des Bombardements und die Ausbeute an kernchemischen Umwandlungen wesentlich erhöht. Auch standen jetzt neben den Heliumstrahlen neue Atomarten zur Verfügung, die Kerne des leichten Wasserstoffs, die Protonen, und die des schweren Wasserstoffs, die Deutonen. Um die Stoßkraft der Alpha-Strahlen zu erreichen, hatte es allerdings einer Spannung von acht Millionen Volt bedurft. Und doch gelangen Cockcroft und Walton schon bei 100 000 Volt, ja später sogar bei nur 10 000 Volt kernchemische Reaktionen. Das stand durchaus im Widerspruch zu der Vorstellung vom Bombardement der Atomkerne. Aber die paradoxen Ergebnisse entsprachen den Erwartungen der Forscher, deren Überlegungen nicht von der korpuskularen, sondern von der wellentheoretischen Auffassung der Materie ausgingen. Die wirksamste Methode zur Erzeugung starker Atomstrahlen wurde dann im Zyklotron, von Lawrence in Berkeley geschaffen.

Mit Hilfe dieser künstlichen Atomstrahlen erzeugte die Kernphysik nun eine Menge von neuen Atomarten, so wie der Pflanzen- und Tierzüchter neue Arten gewinnt. Da sind zunächst einmal alle Elemente in radioaktiver Form. Diese radioaktiven Isotopen bedeuten für die Medizin vielleicht einen noch größeren Fortschritt als die Röntgenstrahlen. Sie liefern den Ariadnefaden, der die schon fast zum Erliegen gekommene Forschung durch die verwickelten chemischen und biologischen Prozesse geleitet, die sich im lebendigen Körper abspielen. Darüber hinaus schuf der Mensch neue Elemente, die es in der Natur gar nicht gibt. Der Chemiker numeriert die Elemente von Nr. 1 Wasserstoff bis Nr. 92 Uran. Im Jahre 1940 konnte McMillan die Existenz des 93. Elements, des ersten „Transurans“, nachweisen, das durch Bestrahlung mit Neutronen aus Uran erzeugt war. Ihm folgten die neuen Elemente 94 Plutonium, 95 Americium, 96 Curium, 97 Berkelium, 98 Californium.

1942 hatte Lawrence mit Hilfe des großen Zyklotrons, dadurch, daß er im Laufe eines ganzen Jahres Hunderte von Kilo Uran mit Neutronen bestrahlte, ein halbes Milligramm Plutonium, Atom für Atom, erzeugt. Nun war die Aufgabe, die Chemie dieses neuen Elements festzustellen. Dazu entwickelte Glen Th. Seaborg Methoden von unerhörter Feinheit, Waagen, die Gewichtsunterschiede von milliardstel Gramm anzeigten, „Reagenzgläser“ von hunderttausendstel Kubikzentimetern. In diesen Dimensionen wurden quantitative Analysen an Mengen durchgeführt, die Hundertstel eines Milligramms betrugen. Für diese bewunderungswürdige Leistung wurde Glen Th. Seaborg, in dessen Schule die neuen synthetischen Elemente teils geschaffen, teils chemisch identifiziert wurden, der Nobelpreis für Chemie verliehen. B. L.