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Antwort auf die Bemerkungen Herrn E h r e n h a f t s zu meiner Arbeit:

,,Zur Frage nach der Existenz ~on Subelektronen". Yon J. Mattauch in Pasadena (Kalifornien).

(Eingegangen am 7: Oktober 1926.)

Es werden die Einw~nde Herrn Ehrenhaf ts gegen eine frii.here Arbeit des Ver- fassers besproehen und als unhaltbar naehgewiesen.

Gegenfiber den Diehtebeobaehtungen B~rs 1) ans den Beobaehtungen kleiner Probekqrper (Pk) bei versehiedenen Drueken hat E h r e n h a f t 2) den Standpunkt vertreten, dal] diese Beobachtungen nut das Produkt A 2.

liefern (A Konstante des Widerstandsgesetzes, 6 Dichte des Pk), und man mlt derselben Berechtigung zur Deutung der Versuehe das Wider- standsgesetz unter Annahme der Dichte des kompakten ~[aterials ~ndern kiinne wie umgekehrt. Demgegeniiber babe ieh zu zeigen versueht, da~

dabei die Tatsaehe aufler acht gelassen wird, dal~ bei hinreichend genauer

Be0baehtung und Bereehnung unter Zugrundelegung des normalen [theo- retisehen (Eps te in ) oder experimentellen ( K n u d s e n - W e b e r , Mi l l ikan)]

Widerstandsgesetzes immer Elektronenladungen oder Vielfache resultieren. Dies erhellt bereits aus melnen Beobaehtungen an Hg-Pk einer friiheren

ArbeitS), die in Barscher Deutung unter Zugrundelegung des am 01 offne u fiber die Ladung abgeleiteten Widerstandsgesetzes teil- weise starke Diehteuntersehreitungen ]iefern, deren Ladungsmittelwert

aber bei dieser Deutung um weniger als 1 Proz. veto Mi l l ikansehen Elektronenwert abweicht. Noeh klarer geht meiner Meinung nach die Un-

haltbarkeit der E h r e n h a f t s e h e n Deutung (~nderung der Konstanten des Fallgesetzes) aus der yon Herrn E h r e n h a f t kritisierten Arbeit 4) hervor, in der ieh eine gro~e Anzahl inzwischen gemessener Se-Pk mit ver-

wenden konnte, so dal] mir ein gleiehm~l~ig und dieht iiberdeektes Radien- intervall yon Pk verschiedener Materialien yon Mi l l ikanscher Gr(il}e (griil~ter Pk mit dem Radius a - ~ - 7 , 8 9 . 1 0 - 5 c m ) bis herab zu E h r e n h a f t s c h e r Gr01~e (kleinster Pk a ~ 7 . 1 0 - ~ bzw. a ----- 5 . 1 0 - ~ cm

1) R. B~r, Ann. d. Phys. 59, 393, 1919; 67, 157, 1922. 2) F. Ehrenhaf t und D. Konstant inowsky, Ann. d. Phys. 63, 773, 1920

und in der Diskussion des Vortrages yon R. B~r auf dem Deutschen Physikertag in Jena 1921, Phys. ZS. 22, 617, 1921.

~) J. Mattauch, ZS. f. Phys. 82, 439, 1925. ~) Derselbe, ebenda 87, 803, 1926.

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nach E h r e a h a f t s c h e r Berechaung) zur Verftigung stand, die alle jeweils mit der bei oftmaligem Umladen am kleinstea gefundenen

Ladung gemessen wurden. Ich konnte zeigen, da~ man bei Verwendung

v 4- Vs die Diehte ganz eliminieren, da~ man dana alle der Werte u - -

Pk in ein Diagra,mm ( u - - l ) auftragen kann, und dai~ dieses u - - / - D i a -

gramm eine regelma$ige Sehar yon Kurven, die sich nicht schaeiden, darstellt. Daraus schlo$ ich, da u ~ e. B (a, ~), da$ sowohl die Laduag e fiir alle Pk eine Konstante wie aueh die funktionelle Abhi~nglgkeit der Beweglichkeit yon l und a ftir alle Pk (wenigstens sehr nahe) dieselbe sei. geder Pk mit kleinerer Ladung als der des Elektrons mtiSte die Kurvensehar unter steilerem Winkel schneiden. Die Sehlu~folgerungen dieser Arbeit halt ]1err E h r e n h a f t 1) aus ftinf Griinden far unrlehtig,

und es sei mir gestattet, auf diese fiinf Punkte hier naher einzugehen. Punkt 5 und zum Tell Punkt 1 enthalten die Behauptung, dall ieh

das yon mir gemessene Material nur auszugsweise verwendet hatte. Diese

Behauptung ist unriehtig. Zum Beweise zitiere ich nur folgeade Satze meiner Abhandlung: ,Die Se-Pk, yon denen im ganzen 48 bei versehie- denen Drucken beobaehtet wurden, wurdea stets zu Begina der ~essung auf die kleinste Ladung umgeladen; sie fallen a l l e ~-) durchweg in die

KurvenseharI. Von den Hg-Pk, bei denen diese Umladung nieht statt- gefunden hatte, slnd nur die einfach geladenen eingezeichnet, soweit sie nleht direkt mit einer 01kurve zusammenfallen. Gelegentlich eines

Kontrollversuches wurden einmal aueh einige Pb-Pk bei mehreren Gas- drucken gemessen, yon denen nnr bei einem die notwendigen Apparat- konstanten bekannt sind." Die einfach geladenen 01-Pk sind ohnedies

alle (his auf eines, Nr. XXVII , das an Gr~$e fast genau gleich dem 01-Pk Nr. 108 ist) in der publizierten Figur elngezeichnet. ~brigens wurden samtliche yon mir an 01 and Hg gemessenen Pk bereits in einer fr't~heren Arbeit ausffihrllch ver~ffentlieht. Da~ sich obige Behauptung Herrn E h r e n h a f t s iibrigens nur auf die Se-Pk bezieht, entnehme ieh aus der folgenden, gemeinsam mit W a s s e r publizierten Arbelt3), auf die Herr E h r e n h a f t in seinen Bemerkungen zu meiner Arbeit ausdriicklieh ver- weist. Deft heil~t es: ,,Herr J. M a t t a u c h hat in der vorigen ~'~itteilung in seiner Diskussion auch alas Selen herangezogen und ledlglich etwa 15 Pk behandelt. Es wurden aber am hiesigen Institut yon J. M a t t a u e h ,

1) F. Ehrenhaf t , ZS. f. Phys. 37, 816, 1926. 2) 5etzt yon mir gesperrt. 3) F. Ehrenhaf t und E. Wasser, ZS. f. Phys. 87, 820, 1926.

Antwort auf die Bemerkungen Herrn Ehrenhafts usw. 553

unterstiitzt yon S. K w a r t i n , im ganzen 26 Se-Pk anla~lich der Unter-

suchungen fiber die Photophorese gemessen, welehe bei geniigend vielen Unter-

drucken (wenigstens vier) eine geniigende Zahl yon Messnngen aufweisen, um sie zurBestimmung des Widerstandsgesetzesverwenden zu kSnnen." Nun habe ich (unterstiitzt yon S. K w a r t i n ) , wie erwahnt, 48 Se-Pk gemessen und verwendet; auch wenn ieh sie naeh den yon Herrn E h r e n h a f t an- gegebenen Gesichtspunkten (wenigstens vier Unterdrueke) anssieben und au$erdem alle Pk, bei denen der regelmallige Gang der .Fall- und Steig- beobachtungen dureh Photophoresemessungen unterbrochen wurde, weg- lassen wiirde, bleiben noch immer 33 iibrig. Es ist mir vollstandig un- klar, woher Herr E h r e n h a f t die Unterlagen za seiner Behauptung nimmt, dal~ ,,Herr M a t t a u c h das von ibm gemessene Material bisher nut aus-

zugsweise verwendet hat und somit eine gewisse Auswahl getroffen hat, welche der Saehlage klarerweise nieht gerecht werden kann." Dal~ ich in der pnblizierten Fignr (Fig. 2) zu 23 ()1-, Hg- und Pb-Kurven aus technischen und Ubersiehtliehkeitsgriinden nicht alle 48 oder 33 Se-

Kurven einzeichnen konnte, ist klar und selbstverst~ndlieh und kann Herrn E h r e n h a f t um so weniger irregefiihr~ haben, als er selbst in seinen Tabellen und Figuren (siehe Tabelle 4 nnd Fig. 4) nut ,Beispiele" angeben kann, wo das gemessene Material zu tunfangreich wird.

Unter Punkt 1 wird ferner die Behauptung: ,die yon M a t t a u c h

herangezogene Kurvenschar" sei ,keine elndeu~ig einparametrlge", und ,wiirde er seine gesamten Messungen zur Disknssion heranziehen, so er- geben sich Durchkreuzungen der Kurven", aufgestellt, iedoch nicht be- wiesen. Es folg~ zwar eine Figur, die Kurven zweier yon E h r e n h a f t

und W a s s e r gemessener Ba Hg J ( P k uad eines yon mir gemessenen Se-Pk wiedergibt, das die zwei erstgenannten Kurven schneider. Sie beweist

nur, dal] Herr E h r e n h a i t und ieh bei der Bereehnung des Druckes bzw. der mittleren Weglange verschiedene Konstanten verwendet haben. Denn E h r e n h a f t und W a s s e r finden selbst: ,wie wir sehen, schneiden

sich die Kurven auch in unserem System nicht, trotzdem wlr ein ,Pot- pourri" x~on Pk aufgetragen haben", ohne jedoch eine Deutung dafiir zu

versuehen. Ferner melnt Herr E h r e n h a f t : ,der gew~hlte logarithmische MaSstab wird grSl~eren Abweiehungen.. . infolge der Verzerrung nicht gerecht", und dal~ bei linearem Ma$stab ,die Schnittpunkte ]elehter ge- sehen werden". Das ist wohl ein Irrtum, der leicht aufgeklart werden kana. Wahrend namlich in meiner Figur die Differenz der Ordinaten- l~ngen der Anfangswerte der Kurven (Atmospharendruek, ~ z 1) zu der Di[ferenz der Ordinatenlangen bei l z 7 (bei weleher Abszisse der hSehste

554 J. Mattaueh,

gemessene Ordinatenwer~ aul t r i t t ) sieh etwa wie 7 : 1 0 verhalt , ware das.

selbe u bei l inearer Zeichnung nut etwa 2 : 10, die Kurven also

in der Nahe der Atmospharendrucke ganz uniibersiehtHch zusammen-

gedriickt (was iibrigens in meiner Arbei t bereits erw~ihnt ist). Bei gleieher

GrSfte der F i g u r (gleiche Ordinatenlange tiir l ~ 7) liegen also die

Kurven bei dem gewahlten logari thmisehen ~[aissfab mehr als dreimul

wel ter auseinander als bei einer l inearen Figur , wodurch Schnlt tpunkte

natiir l ich leichter gesehen werden kiinnen. , ,Ferner ist", wle ioh erwahnte;

,dem prozentualen Fehler daduroh besser Rechnung getragen", der ]a

bei niedrigen Drucken wegen der s tarkeren B r o w n s c h e n Bewegung

griil~er ist.

Als Punkt 2, warum meine Sehluisfolgerungen unrichtig seien, ftihrt

Herr E h r e n h a f t an: ,,weft die angeblichen Grenzen der Genauigkei t

des ]tla~stabes yon 10 Proz. viel zu niedrig angegeben sind; es gibt

Abweiehungen in den Ladungen yon 100 Proz., also bis zur Half te des

Elementarquantums". Dabei iibersah Herr E h r e n h a f t , daft aus meinen

Figuren klar hervorgeht, dais ein mit zwei Elektronen geladener Pk, also

mit einer um 100 Proz. griiiseren Ladung, bereits etwa f~fnf der publizierten

Kurven der Schar I schneider. Ahnliches mtil}te man wohl aueh yon der

halbert Elektronenladung, wenn sie exlstieren wfirde, erwarten. Ich babe

natiirl ieh nirgends, wie Herr E h r e n h a f t angibt l ) , die Elektronenladung

als konstant vorausgesetz~, sondern diese Konstanz is t meiner Meinung

naeh eJne Folge der Experimente. Herr E h r e n h a f t meint dana: , de r

r ichtige Weg ist an den yon M a t t a u c h neuerdings gemessenen Selen-

probekiirpern derselbe, den er an griifleren 01tropfen bereits gegangen ist"

und den E h r e n h a f t und W a s s e r in der folgenden Abhandlung an mit

K 4 Hg J4 bzw. Ba Hg J4 gesat t igten TrSpfchen ~) bzw. an Au-Tef lehen

1) Im Zusammenhang damit macht Herr E h r e n h a f t die Bemerkung, daft die yon ihm aus meinen ~essungen herausgerechneten Werte der Konstanten des Widerstandsgesetzes A z 2 ,,weir auferhalb der statthaften Grenzen liegen", die reich von seiner SeRe um so mehr gewundert hat, als er seine fiir Au gefundenen Werte zwischen 0,2 und 0,3 durchaus nieht unstatthaft findet.

2) E h r e n h a f t und W a s s e r wollen ,dabei darauf den besonderen Werg legen, daf wir FliissigkeitstrSpfehen kleiner Kapazit~t (Radien) erreiehen". Der kleinste ,bei regul~rem Widerstandsgesetz und also regul~rer Dichte" erreiehte Radius ist aber nut a ---~ 1,2.10--5 cm, w~hrend sieh meine in der Abhandlung fiber das Widerstandsgesetz ausfiihrlich behandelten Untersuehungen an Hg-TrSpf- ehen bei regul~rer Dichte und regul~rem Widerstandsgesetz (A ~ - B ---- 1,2) bis zu 7,6.10--6 em erstreeken, ohne irgendwelche Anzeichen yon Subelektronen zu geben. Ferner enthalt eine K~ Hg J~-LSsung yon der yon den Autoren angegebenen Diehte nur etwa 13 Gewichtsprozente Wasser; da nun aus den von ihnen publi- zierten Kurven (Fig. 1) hervorgeht, daft die Pk in der zur Beobachtung ver-

Antwort auf die Bemerkunge~ Herrn Ehrenhafts usw. 555

betreten und meint, daft ich mieh vor diesem Wege aus Angst vor Sub- elektronen gescheut babe. ~brigens scheinen die Subelektronen in er-

freulicher Weise mit den Jahren zu waehsen. Hat doeh die kleinste Ladung, die E h r e n h a f t und W a s s e r i n ihren bzw. Reisssehen Messungen finden, ,bei", wie E h r e n h a f t hervorhebt, ,regul~rem Wider- standsgesetz und also regul~rer Diehte" bereits die immerhin stattliehe Grille yon 3,3.10-1~ Einh. erreicht, gegeniiber der yon E h r e n h a f t und P a r a n k i e wioz in frfiheren Jahren behaupteten Exlstenz yon Ladungen der GrS~e 1 . 1 0 -1~ bzw. 10 -1~ und 10-1aelst. Einh. Umeiner Diskussion darfiber, ob diese Ladungen an kleinen Pk, bei denen der aus der B r o w n - sehen Bewegung resultierende Fehler oft reeht betr~ehtlieh ist, reell sind

oder in der ung~nfigenden Zahl der Beobaehtungen (erh~lt ia aueh E h r e n - h a f t Ladungen fiber 5 .10-1~ Einh.) bzw. unzureiehendem Ausgleieh

der Beobachtungen (der, wie bereits B~r zeig~e, systematiseh zu klelne Werte liefert) ihren Grand haben, den Boden zu entziehen, habe ieh alas von mir angewendete graphische Veffahren vorgezogen 1); es zeigt meiner Meinung nach die Konstanz meiner am Selen gemessenen Ladungen klar und deutlich, man mfifite denn den experlmentellen Befund, der in Fig. 2 meiner Arbeit wiedergegeben ist, ignorieren oder eine andere Deutung dafiir versuehen.

Letzteres rut Herr E h r e n h a f t in dem dritten gegen meine Arbelt angeffihrten Punkt. Herr E h r e n h a f t meint, da~ ieh fibersehen h~tte,

dal] meine u noch die Deutung oftenliel]en, da~ die Ladung v6m Radius (Kapaz~t~t) des Pk abhangen kSnnte, worin, wie Herr E h r e n -

h a f t betont, der Kernpunkt seiner Argumentation seit 17 Jahren liegt. Diese Abh~ingigkeit mfiBte dann aber eine gese~zm~ige sein; trotz

der 17 Jahre ist es aber weder E h r e n h a f t noeh sonst iemand gelungen, diese Gesetzm~l~igkeit aufzudecken. Ubrigens babe ieh diese Deutung nicht fibersehen, wie Herr E h r e n h a f t meint; sic ist namlieh nicht m~g- ]ieh, da die H~lfte meines GrSl]enintervalls mit (}l-Pk bedeekt ist, yon denen bereits in einer frfiheren Arbeit dureh genaue Ausgleichsreehnung

gezeigt wurde, dab ihre Ladung konstant und~gieieh der des Elektrons

wendeten trockenen Luft in den ersten 40 Minuten (vom Auffangen bis zum Beginn der endgiiltigen Messungen) im Durchschnitt gerade etwa diesen Betrag an Gewicht verlieren, weifl ich nicht, wo die ,Fltissigkeit" bleibt.

1) Um so mehr, als es nich~ einseitig die Steigzeiten nut eines (des Atmo- sphgren-) Druckes zur Berechnung tier Ladung heranzieht. Berechnet man n~mlich auch aus anderen Drucken die Ladung, so ergeben sich infolge der Beobachtungs- fehler bei kleinen Pk um mehr als 30 Proz. versohiedene Werte der Ladung und Masse bei ein und demselben Pk.

556 J. Mattauch, Antwort auf die Bemerkungen Herrn Ehrenhafts usw.

ist. Daraus iolgt tmmittelbar, da~ die Ladung der Se- und iibrigen Pk dieselbe ist.

4. meint Herr E h r e n h a f t meine Schlu~folgerungen zuriickweisen zu miissen: ,,weft die Teilung der Ladung nach sogenannten kleinsten Ladungen insbesondere an den ~etallen eine vollkommen willkiirliche ist". Ich weil} nieht, was das mlt meinen Schlul~iolgerungen zu tun haben soll, da ieh reich nur auf einfach geladene Pk stiitze, eine Teihng

also nieht vorzunehmen brauche. Nur zur Erweiterang der Fight habe ich eiaige sehr grolle 01-Pk, die zu schwer waren, um mit einfacher La- dung gemessen zu werden, mit geteilten Ordinaten angeliigt, aut die Herr

E h r e n h a f t sich aber offenbar nicht bezieht. Im Gegenteil babe ich z. B. beim Selen nur einfach geladene Pk gemessen, was, wie man sieht, dureh mehrmaliges Umladen sehr einfach gelingt; denn yon allen 48 Pk fiill~ auch kein einzlges in eine andere Kurvenschar, sie sind also alle einfach geladen. Hatten E h r e n h a f t und W a s s e r an ihren Au-Teilehen das- selbe getan, so hatte sich die yon ihnen vermutete Ungiiltigkeit des regularen Widerstandsgesetzes Iiir diese P k bzw. ihre Kleinheit durch

Schneiden der Kurvenschar bzw. Herausfallen der Kurven kundgeben miissen.

Ieh halte daher die Einwiinde Herrn E h r e n h a f t s gegen meine Schlui]iolgerungen nicht fiir stichhaltig und meine Ausfiihrungen in vollem

Umfange aufreeht.

P a s a d e n a , California, Norman Bridge Laboratory oi Physics, Cali- fornia Institute of Technology.