462 FLi~GGtg: Die Herstellung nattirlich radioaktiver Elemente auf kiinstlichem Wege. [ Die Natur- [wissenschaften

Zwang der Rechenschaftsablage fiber jeden Schritt des Denkens, der Vorrang jeder echten , ,Erfahrung" vor jeder auf blo[3er M6glichkeit des Gedankens aufgebauten ,,Spekulation" und damit verbunden die scharfe Trennung yon Erfahrungswissenschaft und Metaphysik, die Sicherung der ordnungsmfiBi- gen Grulidlegung der Erfahrungswissenschaften gegenfiber dem Hereinspielen ungepriifter Vorweg- nahmen metaphysischer Art fiber die letzte Aus- deutulig der Wirktichkeit, die erst auf ihrer Grund- lage - - wenn auch, wie wir erg~tnzend hinzuffigen m~issen, aus letzten und nicht erfahrungswissen- schaftlich begrfindbaren menschlichen I-taltungen gegenfiber der WirMichkeit heraus - - ein Recht gewinnt. Weltanschaulich ist dariiber hinaus der Kampf gegen die materialistische Weltauffassung bedeutsam, dem DRIESCtI eine eigene Schrift (,,Die l~berwindung des Materialismus" 1935) gewidmet hat.

Die biologische und naturphilosophische Lei- s tung DRI~SC~ s, seine Begrfindung des VitMismus, steht, obschon vor fiber 4 ° Jahren durchgeffihrt und seither nur in Einzelheiten ausgebaut und verteidigt, noch immer im Mittelpunkt der Er- 6rterungen fiber das Lebensproblem. Im Sach- lichen sind Einzelheiten berichtigt worden - - die entwicklungsphysiologischen Forschuligen haben neben ,,Regulationstieren" wie den Versuchs- objekten DRI~:SCHS, andere, in ihrer-Entwicklung festgelegte ,,Mosaiktiere" aufgezeigt und (beson- ders durch SPEMANN lind seine Schule) auch ffir die ersteren Tiere Stufen einer allm~hlichen Ein- schr~nkung des Regulationsverm6gens nachgewie- sen; die Resti tution yon Bruchstiicken der Clavel- /~na geht nicht durch umschmelzende ,Morphal- laxis", sondern durch Gruppeli yon Reservezellen vor sich; bei der Ent~4cklung yon zerteilten Furchungsstadien der Seeigel kommen auch Gren- zen der Regulation vor - - abet an der Tatsachen- grundlage im ganzen hat sich nichts ge~ndert. Gegen die ]3iindigkeit des Beweises einer Unm6g- lichkeit der ausschlieBlich physikalisch-chemischen Erkl~rung der organischen Formbildungsvorgiinge sind vielerlei Einw~inde vorgebracht worden, die zu einem guten Tell nur gegen DRIESCHS Bezeich- nungsweise (z. ]3. gegen seinen ,,Maschinen"- Begriff oder gegen die Berechtigung der Formulie- rung des ,,harmonisch-~quipotentiellen Systems") sich richteten. Am schwersten wiegt der Einwand gegen das ,,Unm6glich", dab die Theorie der physikalischen und chemischen Geschehnisse im

anorganischen Bereich selbst noeh nicht als ab- gesehlossen gelten k6nne, dab vielleicht ktinftig in ihre eigenen Grundlagen s ta t t der festen Struk- turgegebenheiten eili dynamisches Moment mit- aufgenommen werden mfisse, aus welchem Vor- g~nge der ,,Erhattung'" und ,,Regulation" yon ,Strukturen '" - - z. t3. des Atoms - - sich ergeben m6ehten, so dab eine Vorstufe ftir die besolidere Lebensgesetzliehkeit auch hier schon bestiinde. Anders als mit der Anerkelinung yon DRIESClZS Kritik an der ,,mechanistischen" Denkweise steht es mit der des Erkl~trungswertes der yon ihm ein- geffihrten Lebelisgesetzlichkeit, der , ,Entelechie". Dieser ,,aul3err~iumliche Naturfaktor", der auf geheimnisvolle Weise das sonst Unerkl~trte hervor- bringen soll, war den meisten Biologen unheimlich und unannehmbar . So sehr DRIESCH sich mfihte, sein Zusammenwirken mit den anorganischen Naturgesetzm~Bigkeiten einleuchtend zu machen - - innerhalb der Erfahrungsforschung bleibt er ffir die Erkl~rung ein Fremdting, well er nicht leistet, was sonst , ,Naturerkl~rung" heil3t: die Ableitung ktinftigen Geschehens aus genau formulierbarer Voraussetzung. Daneben wurde der Einwand geltend gemacht, dab in DRI~;SCJ~S Auffassung, der Organismus bestehe aus einer physikalisch- chemischen Struktur + der in sie eingreifenden Entelechie, in diesem ,, + " eine nicht nur begriff- lithe, sondern seinsm/iBige Trennung vollzogen sei, die in der Wirklichkeit nicht zu bestehen brauche: start einer solcheli , ,Und-Verbindung", die etwa im Tode in ihre beiden Bestandteile, die zerst6rte Maschine und den unzerst6rten Maschinen- tenker und -erbauer, zerfalle, kSnne eine neue Stufengesetzlichkeit gegeniiber der ,,materielten" vorliegen, ein echtes ,,Ganzes", dessert ZerstSrung nur materielle Bruchstticke i~Bt. Anders freilich steht es, wenn der Entelechiebegriff nur als Grenz- problem und Mittel einer fiber der Erfahrungs- wissenschaft sich aufbauenden Wirktichkeitsdeu- tung aufgefaBt wird. Wie sich aber die Natur- forschung mit dem Problem des Lebens anch weiterhin abfinden w i r d - unverlierbar ist ihr durch DRIESCHS Lebenswerk die Bewahrung vor der Problemblindheit eines ,,Mechanismus", der fiber der physikalisch-chemischen Seite des organischen Geschehens seine Sonderordnung fiber- sieht, wie sie am augenf~illigsten in den von DRIESCH SO sorgf51tig analysierten Formbildungsvorg~tngen und Gebarensformen der tierischen Handlungeli sich ~uBert.

D i e H e r s t e l l u n g n a t i i r l i c h r a d i o a k t i v e r E l e m e n t e a u f k i i n s t l i c h e m ~Vege .

Zusammenfassender Bericht.

Von S. FL~3GGE, Berlin-Dahlem.

(Aus dem Kaiser Wilhelm-Inst i tut ffir Chemie.)

Es ist schon vor einigen Jahren gehngen, durch Fami l ie gehSrigen RaE identisch ist Da es einen Umwandlung yon Wismut unter Deuteronen- gewissen Reiz hat, solehe Atomarten kiinstlich bestrahlung kfinstlich das Bi-Isotop 21o herzustel- herzustellen, die sich hinsichtlich aller untersueh- len, das mit dem zur .natiirlichen Uran-Radium- ten l;~igensehaften als v611ig identiseh mit den be-

Heft 3 I. ] i . 8. I941]

Fzt~aG~: Die Herstellung natfirlich radioaktiver Etemente aui kfinstlichem Wege.

kannten , in der N a t u r v o r k o m m e n d e n Radio- e lementen erwiesen haben, und da in der le tz ten Zei t einige wei tere Arbe i t en auf diesem Gebiet erschienen, abe t sehwer zuggngtich sind, soll hier kurz darfiber refer ier t werden. Alle diese Arbei ten setzen wegen der hohen Kern ladungszah len der be te i l ig ten A t o m e groge Energ ien der geladenen Geschosse voraus und konnten deshalb nut mit Hil]e des Zyklotrons durchge]i~hrt werden.

Ffir die Bes£rahlung k o m m e n in Frage die s tabi len I so tope der E l emen te Blei und. Wismut , sowie die h inre ichend tanglebigen Strahler 1RaD, Ra, Io, Th, Pa und die drei Uranisotope , die immer- hin in w~tgbarer, Th und U sogar in groger Menge zuggngtich sind. Schre ib t m a n sieh sys temat i sch alle Reak t ionen auf, die an diesen E l e m e n t e n bzw. I so topen zu berei ts bekann ten nat t i r l ichen Radio- ak t iven /f ihren wtirden - - wobei die schwachen St rahler RaD, Ra, Io, Th, Pa, U als herzustel tende P roduk te selbst ausgeschlossen werden - - , so er- h~lt m a n die nachs tehende Obers ich t :

463

wie die der c,-Teilchen, ist die be im Eindr ingen in den Kern zu f iberwindende Potent ia lschwel le auch nur ha lb so hoch. Leider ist aber ihre kinet ische Energ ie n u t */~ yon der jenigen der ~-Teitchen, da die Energ ie der Teilchen, die ein Zyklo t ron liefert, ihrer Masse propor t iona l ist. Daher ist es bisher auch noch n ich t gelungen, eine der gewfinschten R e a k t i o n e n m i t P ro tonen he rvor - zurufen.

Viel gtinstiger l iegen die Verhgltnisse sofort, wenn m a n Deu te ronen benutz t . Der Po ten t ia l - wall is t hier derselbe wie ffir Pro tonen, wegen ihrer doppe l t so grolgen Masse ist aber auch ihre Energ ie doppel t so groB wie die der Protonen. H inzu k o m m t noch die le ichte Polar i s ie rbarke i t der Deute ronen (Oppenheimer-Phill ips-Prozel3), die ein E indr ingen des im Deu te ron gebundenen Neut rons in den Kern ges ta t te t , w~thrend das P ro ton t iberhaupt draugen bleibt . Zum mindes ten wird h ierdurch die Reak t ion (d, 70) wahrscheinl icher . Sie wurde daher auch zuerst bekann t und am

Tabelle I. T h e o r e t i s c h e H e r s t e l l u n g s m 6 g l i c h k e i t e n n a t i i r l i c h e r R a d i o a k t i v e r .

Dutch Herzustellen: Dutch Neutronen Dutch Protonen Dureh Deateronen Dutch a-Teilehen 7_Strahlen

AcC" e°~T1 208 ThC" slTI

RaC" ~T1 AcB ' ~ P b RaE 21u • sgB1

Ace ~ B i ThC ~a~I3i RaF 2~Po

AcC' 2~IPo ThC' ~st~Po

Ac 2~Ac

2~8 C .MsTh 2 8~A

RdTl-t ~ T h UY ~oTh

2°TPb (n, p) s°SPb (n, p) Sl°RaD (n, p) ~t°RaD (n, ?) ~°~Bi (n,7)

2alpa (n, a)

~aOto (n, 7) ~alpa (n, p) ~a~Th (n, 2 n)

2mRaD (p, n)

m°RaD (P, 7)

e°ut3i (P, 7)

2e~Ra (P, 7) 2a°Io (p, a)

°-alpa (p, o~)

UX 2 z~Pa

Zu dieser {)bersicht ist a l lgemein zu bemerken : Wegen der COVLOMBschen Abstogungskraf t , die auf ein geladenes Geschol3 wirkt , s ind ~-Teilchen nur dann zu brauchen, wenn ihre Energie sehr hoch ist. Da die neuen amer ikanischen Zyklot rone bereits c~-Teilchen yon fiber 3 ° MeV Energie lieIern, scheinen diese Reak t ionen j e t z t in den Bereich des M6gtichen zu rficken.

Mit P ro tonen kann m a n schon leichter den Kern erreichen. Da ihre Ladung nur halb so grog ist

210Ra D (d, a)

21°RaD (d, p) ~o~Bi (d, p) ~°Spb (d, 7) ~l°RaD (d, 2 n) ~l°RaD (d, n)

~I°RaD (d, 7) ~°gBi (d, n)

~°gBi (d, ?)

2261Ra (d, n)

2Z6Ra (d, 7) ~a°Io (d, ~)

2a°l~o (d, p)

2°7pb (0¢, p )

2°8Pb (~x, p)

~°TPb (a, n) e°8Pb (c~, 2 n) 2°SPb (o;, n) 2°9Bi (a, p) 21°RaD (c~, 2 n)

z~!aa (c,, 2 n) 2a2Th (Y, n)

~2Th (d, ?)

W i s m u t s tudier t . Dor t wurde in neuester Zeit auch das Auf t re ten der Reak t ion (d, n) beobachte t . Dabei wurden Proben yon e twa 7 mg Bi bes t rah l t ; Mengen dieser GrSBenordnung k6nnte m a n abe t auch yon R a D und Io beschaffen. Zum mindes ten soll ten daher die Reak t ionen RaD(d,p) AcB und I o ( d , p ) U Y nachweisbar sein; daneben wohl auch RaD(d, 2n)RaE; RaD(d ,n )AcC und Ra(d,n)Ac. Reakt ionen , bei denen a-Tei lchen emi t t i e r t wer- den, sind weniger wahrscheinl ich, ebenso reine

464 FLOGG/~: Die Herstellung natfirlich radioaktiver Elemente auf ktinstlichem Wege. [ Die Natur- [~dssenschaften

Einfangprozesse geladener Teilchen wie (1o, y) und der Photoeffekt (y,n).

Bet Neutronenbestrahlung endlich fallen alle Schwierigkeiten weg, die aus der Kernladung fol- gem Man darf daher dort stets vim h6here Ans- beutelt erwarten, besonders bet Ausnutzung des ,Verst~trkultgseffektes" ftir die Reaktion (n,~) bet Verwendung yon Neutroltelt, die in wasserstoff- haltigen Substanzen verlangsamt sind. Man muB sich andererseits aber immer vor Augen halten, dab die Neutroneltquellen um viele Zehnerpotenzen schw~cher sind als die Quellen geladener Korpus- keln, da die Neutronen ja erst dutch Kernreaktio- lien aus solchen erzeugt werden miissen, ultd die Ausbeute derartiger Reaktionen selbst in giinstigen F~llen nicht gr6Ber Ms Io -5 ist. Man hat ins- besondere schon Iriihzeitig nach der Reaktion 2°gBi(n,;~) 21°IRaE gesuch% sie aber bisher nicht nachweisen kSltnen. Als obere Grenze fiir den Wirkungsquerschnit t bet laltgsamen Neutronen geben O'NF, AL und GOLDHAB~R (7) in einer neuen Arbeit o,I • IO -~4 cmK Dagegelt ist die Reaktion °"°gBi(d,p) 21°IZaE gut bekannt , obwohl sie bisher maximal m i t e i n e m Wirkungsquerschnit t yon nur 4 " IO-28 cm2 beobachtet wurde.

AuBer der hier diskutierten MSglichkeit direkter Herstellung nattirlich radioaktiver Isotope dutch Kernreaktionelt gibt es auch noch einen Umweg, der zum Ziele ftihren kann. Man stellt n/~mlich zu- n~chst durch eine Kernreaktion ein anderes, nnr kiinstlich erreichbares Produkt her, das seinerseits danlt radioaktiv zerf/illt in ein solches, das auch in der Natur vorkommt, so'daB man also wieder in eine der drei bekannten nattirliehen Zerfallsreihen einmiindet. Ein solcher Fall ist bekannt ; dutch die Reaktion 2°"Bi(a,2n) entsteht ein Kern der Massenzahl 2 i i zu der in der Natur nicht vor- kommenden Kernladungszahl 85, der anschlieBend durch K-Einfang in das Polonium-Isotop AcC' iibergeht.

Es solI nun im einzelnen fiber die vorliegenden Arbeiten berichtet werden.

I . Herstellung yon R a E und R a F (Po) aus Wismut .

Vergebliche ¥ersuche, den Neutroneneinfang an Wismut zu studieren, wurden bereits 1934 unternommen. Nachdem dann die ersten Zyklo- trone in Betrieb gesetzt waren und schnelle Deu- terolten lieferten, mi t denelt es LAWRENCE gelang, selbst ein so schweres Elemeltt wie ]?latin noch um- zuwandeln, lag der Gedanke nahe, auch am \¥is- mut die Erzeugung ktinstlicher Radioaktivit~t zu versuchen. Hierzu bestrahlte LIVlNGOOD (I) I936 eine dicke Bi-Schicht 4 Stunden lang mit 1,2 #A Deuteronenstrom yon 4,4 MeV kinetischer Energie und beobachtete die entstandene Aktivit~it im Elektroskop. AuBer einer starken Verunreinigung dutch ~Na [HZ1)] 15 Stunden), die yon frfiheren im gleichen Zyklotron durchgeffihrten Versuehen herrfihrte, wurde eine #-Aktivit~t festgestellt, die

~) HZ = Halbwertszeit.

mit 5 Tagen HZ abklang und dem RaE zuge- schrieben wurde gem~iB der Reaktionsgleichung

~°~Bi (d, p) ~°RaE.

Die Ausbeute war gering; etwa 2 • IO~ Deuteronen muBten auf die Bi-Schicht geschossen werden, um einen RaE-Kern zu erzeugen.

Aus RaE entsteht beim Zerfall Ra F (Po), das seinerseits ein ~-Strahler yon 14o Tagen HZ ist. Es smite als Folgeprodukt des ktiltstlich hergestell- ten R a E nachweisbar sein. Deshalb wurde auch die ~-Aktivit~Lt des bestrahltelt Wismuts mit dem Proportionalverst/irker gemessen. Es wurde ein Pr~parat hergestellt, das durch 13 #A Stnnden Deuteronen VOlt 5,4 MeV hergestellt war. Die Messungen sind wesenttich genauer als die der /~-Aktivit~t, da die sehr starke fl-Aktivit~Lt der Na-Verunreinigung auf die Beobachtung der a- Teilchen ohne EinfluB ist. Die c¢-Aktivit/it wurde w~hrend 36 Tagen beobachtet und Iestgestellt, dab sie entsprechend der allmXhlichen Nachbil- dung des Poloniums mit 5 Tagen HZ anldingt und nach etwa 25 Tagen ein Ilaches Maximum erreicht, nach dem sie schwach wieder abznfatlen beginltt. Der Abfall des Poloniums wurde nicht wetter ver- folgt, da sich anf seine HZ aus dem Zei tpunkt des Maximums schon ungef/ihr schlieBen l~Bt. Die Messungen sind aber infolge der geringen In ten- sitiiten nieht sehr genau. Als weitere Kontrolle wurde deshalb noch die Reichweite der ~-Teilchen gemessen und mit derjenigelt yon nattirlichem Polonium in Obereinst immung gefunden.

Der Nachweis der Reaktion war damit zwar gelungen; es bestand abet das ]3ediirfnis, zu grS- Beren Intensi t~ten zu kommen, um genauere Messungen durchftihren zu k6nnen. Das war er- reichbar in dem Augenblick, in dem gr6gere Zyklo- trone verftigbar waren, mit denen sich h6here Deuteronenenergien erreichen tiegen. Hieriiber sind im Jahre 194 ° eine englische nnd eine amerika- nische Arbeit erschienen.

HURST, LATHAM und L~wls (2) benutz ten das lteue Zyklotron des Cavendish Laboratory in Cambridge. Durch ein dtinnes Platinfenster wurde ein Deuteronenstrahl yon 8,8 MeV herausl gezogelt. Zun~tchst wurden zwei Bi-Proben mit je etwa 1,5 #A min bombardiert. Die Unter- suchung der fi-Aktivit~t, die bet LIVlNGOOD dutch die zuf~llige Na-Verunreinigung gest6rt wordelt war, ergab hier einen klaren AblalI mi t 5 Tagelt, der HZ des RaE. Daneben wurden noch zwei kurze HZ yon 3 min und 2o rain aufgefunden, deren eindeutige Zuordnung nicht gelang. Die chemische Untersuchung der 2o-Minuten-Periode ergab, dab diese sicher keinem Pb-, Bi- , T1- oder Po-Isotop angehSrt; Me wurde daher fiir eine Verunreinigung gehalten. Die 3-Minuten-Aktivitfit dagegen konnte zwar yon Bi, T1 und Po getrennt werden, fiel aber gemeinsam mit Blei aus eilter Bi-L6sung in HNO~ ats Sulfat, Chlorid und Karbonat aus. Es ist aber einstweileh unklar, durch wetche Reaktion sie ent- s tanden sein kann,

tteit 3I. ] FLt3GGE: Die Herstellung nattirlich radioaktiver Elemente auf kfinstlichem ~Vege. i. 8. x94IJ

465

Interessanter erwies sich die Untersuehung der c~-Aktivit~t der Bi-Proben, die mit Ionisations- kammer and Proportionalverstgrker w~hrend 4 ° Tagen verfolgt wurde. Hierbei stellte sich das fiberrasehende Ergebnis "heraus: dab der Anstieg der c~-Aktivit~t nicht mehr yon Null aus erfolgte wie bei LIVlNOOODS Pr~parat, sondern schon bei Beginn der Messung eine merkliche Anfangs- intensit/it vorhanden war (vgl. FJgur). Der beob-

f x . . . . . . . . . .

1 ~ "

0 ~0 ~00 8005/d, Fig. Aktivit~t von zwei bestrahlten Wismutproben"

achtete a-Strahler entstand also nicht nur durch den Nachbildungsprozel3 auf dem Umwege fiber RaE, sondern auch direkt durch die t~eaktion

'~Bi (a, ~) ~Po , wobei die Reaktion Bi(d, lo)RaE sich als ungefdihr 4,Smal b~iufiger erwies als die neu entdeckte Bi(d, n) Po.

Dies Ergebnis ist sehr interessant. Da die (d,p)-Reaktion dureh einen Oppenheimer-Phillips- ProzeB ohne Eindringen des im Deuteron gebnn- denen Protons in den Atomkern zustande kommen kann, t r i t t sie im atlgemeinen mit grSBerer Wahr- scheinlichkeit auf als die Reaktion (d,n). Daher sind auch bei schweren Atomkernen mehr (d,p)- IReaktionen bekannt als (d, n)-Reaktionen. Selbst in den Fgllen, in denen beide vorkommen, ffihrt abet immer eine yon beiden zu einem Isotop, das stabfl ist gegen fl-Zerfalt. Das ist auch hier der Fall. Dank der a-Aktivit~Lt des entstehenden Po aber erhalten wir trotzdem in beiden Ffilten eine Radioaktivit~Lt, die es sehr erleichtert, Ausbeute- messungen fiir beide Reaktionen anzustellen nnd miteinander zu vergleichen. Solche Versuche wurden yon den Verfassern sofort angesteltt. Sie stellten dfinne Bi-Schichten yon etwa 3 rag/era2 her dureh Aufdampfen yon spektroskopiseh reinem Bi auf A1-Folien im Vakuum. Daraus wurden Stficke yon 1,2 × 2 cm 2 geschnitten. Eine Serie solcher Folien, die ausreicht, um die Deuteronen bis auf 5 MeV abzubremsen, wurde auf einem wassergekfihlten Messinghalter bdestigt . Ffir klei- nere Energien als 5 1VfeV wird die Ausbeute rasch unmeBbar klein, und auBerdem dutch die Reich- weitestreuung (straggling) der gebremsten Deu- teronen auch deren Energie zu unscharI definiert. Die ~-AktivitXt der verschiedenen Fotien wurde dann gemessen und die Anstiegskurven nach dem Muster der Fig. I in die Anteite des direkt und in-

direkt gebildeten Po zerlegt. Es ergaben sich fol- gende Zahlen:

Tabelle 2. Ausbeu t e von P o l o n i u m a u s Wismut .

Energie des Deuterons Verh~ltnis

MeV (a, ~)/(a, n)

8,75 8,3 7,6 6,95 6,25 5,5

¢~-Teilchen/min yon Polonium aus RaE, d, h. direkt, d, h,

(a, ~) (d, n)

445 IO4 265 52,5 118 24 39 6,2 9,8 1,5 2~O

(< o,3)

4,3 5,0 4,9 6,3 6,5

Als MaB ffir die Genauigkeit der Zahlen wird angegeben, dag der statistische Fehler bei groBen Energien ± 5 % betrage, bei kleineren aber vim schlechter sei. Die angegebenen Deuteronen- energien sind um 0,2 MeV unsicher. Die Reich- weitestreuung gibt eine Unsicherheit yon o, 15 MeV bei Abbremsung bis auf 5 MeV.

Man sieht den raschen Anstieg der beiden Reaktionen mit wachsender Deuteronenenergie. Die letzte Spalte zeigt, dab bei kleineren Energien der Oppenheimer-Phillips-ProzeB in zunehmendem MaBe vor der Reaktion (d, n) begfinstigt wird, was ja auch dem ~ilteren Befunde yon LIVlNOOOD ent- spricht. Eine Schwellenenergie t~iBt sich ffir keine der Reaktionen feststellen, wie denn fiberhaupt Angaben fiber Schwellenwerte bei Verwendung geladener Teilchen meist apparat iv bedingt and nicht reell sein dfirften. Ein Versuch der Ver- fasser, die Form des Anstiegs beider Ausbeute- kurven mit der theoretisehen Erwartung zu ver- gleichen, fiihrte zu keinem eindeutigen Ergebnis.

CORK, H A L P E R N u n d TATEL (3) haben etwa gleichzeitig iihnliche Versuehe angestellt. Sie geben bei einer Deuteronenenergie yon IO MeV das Ver- h~iltnis (d,p)/(d,n) ~ 4 , 5 an, was gut zu den Messungen der englischen Forscher paBt. Dagegen s t immt ihre I3ehauptung, dab ffir die direkte Bil- dung yon Polbnium bei 6, 5 MeV Deuteronen- energie ein Schwellenwert liege, schlecht zu der obigen Tabelle, die noch bei 6,25 MeV kein ex- tremes Ansteigen des Verh~ltnisses der Ausbeuten zeigt. Die Arbeit enth~lt weiterhin einige neue Angaben fiber die absoluten Wirkungsquerschnitte der beiden Reaktionen, die ffir io MeW Deuteronen- energie zn 9" I o-29 cm ~ ffir die Reaktion (d,n) und 4 ' I°-28 cm2 ffir (d,p) angegeben werden.

I I . Herstellung von U Y aus Th. ~TISHINA, YASAKI , I~IMURA u n d IKAWA (4)

stellten ein Thoriumnitrat her, das von allen Zerfallsprodukten des Th mit Ausnahme des mit ibm isotopen RdTh befreit war, und bestrahlten es mit schnellen Neutronen des Tokyoter Zyklo- trons (Li + 3 MeV Deuteronen). Die Dauer der Bestrahlung wurde zwisehen 3 and 15 Stunden variiert. Nach der Bestrahlung wurde chemisch Thorium abgetrennt und zwei I-IZ im Th-Nieder-

466 FL~3GGN: Die Herstellung nattirlich radioaktiver Elemente auf kiinstlichem Wege. [ Die Natur- [wissenschaften

schlag beobachtet: die eine yon 26 rain, die auch uus Versuchen yon MEITNER, HAHN und STRASSMANN schon bekannt und yon diesen dem EinfungprozeB ~2Th(n, 7) 2a~Th zugeschrieben wurde; daneben noch eine 1/ingere von 24, 5 Stun- den, die dem Prozet3

~Th.~o (n, 2 n) ~3~UYg0

zugehOren soll. In der Tat s t immt die H Z genuu mit derjenigen des, natfirlichen U Y (24,6 Stunden) fiberein. Das Vorzeichen der fl-Struhlen ist negu- t iv; ihr Absorptionskoeffizient wurde in A1 ge- messen und zu 246 cm -1 angegeben. Der Vergleich dieser Angube mit dem nutfirlichen U Y ist aller- dings nicht exakt m5glich. ~V/ihrend n~mlich ANTO~OFF ursprfinglich einen gut hierzu pussen- den Absorptionskoeffizienten yon 30o cm -1 ffir das natfirliche U Y angub, fund ERCHOVA Sp~Lter- hin, dub die Strahlung aus zwei sehr verschieden harten Komponenten yon 53 cm-1 und 585 cm -x besteht.

Dus Ergebnis der japanischen Forscher er- scheint interessant, well es tliernach mSglich ist, aus einer radioaktiven Reihe in die andere fiber- zugehen, indem man yon der Thoriumfamilie in die Actiniumfumilie hineinkommt. Die Deutung der ]3eobachtungen scheint abet zur Zeit noch unsicher, um so mehr, uls in der Zwischenzeit der Spaltungs- prozeB auch am Thorium bekanntgeworden ist und die M6glichkeit nicht ausgeschlossen werden kann, dug das beobachtete Folgeprodukt yon 24, 5 Stunden HZ ein SpMtungsprodukt ist. Die Frage lieBe sich wohl chemisch entscheiden; in der Note der japanisehen Autoren werden teider keine n~heren Anguben fiber die Art der chemischen Abtrennung gemucht.

I I I . Herstellung des Thallium-lsotops AeC'" aus Pb. Bestruhlt man Pb mit Neutronen, so darf man

erwarten, dab die Prozesse (n,),) und (n, 2n) auf- treten, die wiederum zu Pb-Isotopen ffihren.. Wilt man dugegen eines der Nachbarelemente erzeugen, so ist es sicher n6tig, uuBer der Verwendung be- tr~chtlicher Neutronenenergien uuch sonst MaB- nahmen zu treffen, durch die eine m6glichst groBe Intensi t~t erreicht werden kann. ]~Rt~TSCttER und COOK(5) gingen deshalb Iolgendermagen vor: Sie benutzten als Neutronenquelle das Cambridger Zyklotr0n, und zwar wurde Li mit 5--1o #A Deuteronenstrom yon 9 MeV Energie beschossen und die dubei entstehenden schnellen Neutronen to rain uuI 5o0 g Pb-Ni t ra t einwirken lassen. Diese sehr groge Menge yon Pb wurde nach der Bestrahlung in heiBem Wasser aufgel6st, das Pb als Sulfut gef~Lllt und durch Filtrieren entfernt, einige Milligramm T1 uls Tr~ger zur L6sung zu- gesetzt und als TI~S gef~llt, der entstehende Nieder- schlug getrocknet und unter das Z/thlrohr gebracht. 1)iese ~Panipulationen dauerten nach einiger I)bnng zusammen nur noeh 5 rain. Der Ab~all tier fl-Aktivit~t erfolgte mit 4,6 min HZ und konnte fiber 6 HZ verfolgt werden.

Die Ents tehung eines Thalliumisotops aus l~tei mug durch die Reakt ion (n,p) erfolgt sein. Die stabilen Isotope des Bleis haben die Massenzahlen 204, 206, 207 und 2o8 ; aus ihnen wfirden entstehen 2O4TI, dessen HZ yon ~t,I mill aus den Reak- tionen ~°3T1 (n, y) und ~°STt (n, 2n) bekannt ist, 2°~T1, das aus ~O5TI (n,~/) entstehen und 97 rain HZ haben soll, ~OTT1 oder AcC" mit 4,7 rain und ~°ST1 ~)der ThC" mit 3,2 mill HZ. Kon- trollversuche best~tigten die Erzeugung des 4, i-Mi- nuten-Isotops durch Tl(n,7), dagegen wurde yon 206T1 weder bei der Neutronenbestrahlung von Thallium noch bei der yon Blei etwas geflmden. Es kann wohl als sicher angenommen werden, dab die beobachtete Aktivi t~t yon 4,6 rain HZ der Reakti0n

~°.~Pb (n, p) ~°~AcC"

angehSrt; der kleine Unterschied gegenfiber der HZ yon 4,7 rain, die in derselben Versuchs- anordnung an natfirlichem AcC", das dutch Rfick- stoB aus akt ivem Niederschlag gewonnen war, er- halten wurde, rfihrt vielteicht her yon einer ge- ringen Menge 20~Tt oder ~0SThC", die eine schein- bare Verkfirzung der t IZ bewirkt.

Absorptionsversuche fiber die t t~r te der Strah- lung konnten bisher aus ~uBeren Grfinden nicht durchgeffihrt werden.

IV . HersteUung des Polonium-lsotops AeC" aus Wismut.

Endtich sei noch berichtet fiber eine ebenfalls 194 ° erschienene Arbeit yon CORSON, MACKENZIE und SEGR~ (6), fiber die teilweise bereits yon STRASS~IANN 1) .berichtet worden ist.

Wismut wurde im Zyklotron mi t c,-Teilchen yon 32 MeV beschossen. Das bestruhlte Prgparut zeigte eine einheitliche HZ yon 7,5 Stunden, und zwur bestand die Aktivit / i t aus zwei a-Teilchen- Gruppen yon (6,55 4-o,o4) cm Reichweite ent- sprechend 7,46 MeV Energie in 6o% und von (4,52 ± o,o3) cm Reichweite entsprechend 5,94-MeV in 40% alter F~tle, ferner aus einer 7-Strahlung yon etwu o,5 MeV, einer R6ntgenstruhlung yon etwa 8o keV, einer weichen R6ntgenstrahlung und ein paar langsumen Elektronen.

Zun~chst wurden die beiden a-Struhler nfiher untersucht und gezeigt, dab zwischen ihnen kein genetischer Zusammenhang besteht. Hierzu wur- den 3 Versuche ausgeffihrt:

I. Nach sehr kurzer Bestrahlungsdauer (3 ° sec) waren beide a-Gruppen voll ausgebildet und fielen mit 7,5 Stunden HZ ab, ohne dab sich eine mit endlicher HZ erfolgende Nuchbildung ge- zeigt h~tte.

2. Es w~re dann immer noeh m6glich, dab der zweite a-Strahl in sehr kurzer Zeit dem ersten folgt, zumal nach der Geiger-Nuttalt-Beziehung zu 6,55 cm Reichweite eine HZ yon etwu io -3 sec geh6ren sollte. Dann mfiBten sich Koinzidenzen

1) Naturwiss. 29 (1941) im Erscheinen.

Heft 31. l L 8. x94Ij

z w i s c h e n c~-Tei lchen n a c h w e i s e n l a s s e n , d ie a b e r n i c h t g e f u n d e n w u r d e n .

3- K e r n e , d ie b e i e i n e m a - Z e r f a l l e i n e n R f i c k - s toB e r f a h r e n h a b e n , w u r d e n g e s a m m e l t . D e r so e n t s t e h e n d e N i e d e r s e h l a g e r w i e s s i ch a l s i n a k t i v .

L i e g t k e i n e g e n e t i s c h e B e z i e h u n g vor , so b l e i b t d ie M 6 g l i c h k e i t e i n e r V e r z w e i g u n g . F i n e e i n f a c h e V e r z w e i g u n g i s t a b e t a u c h n i c h t d e n k b a r , d a s o n s t d ie L e b e n s d a u e r e n t s p r e c h e n d k u r z w e r d e n m f iB te ( io - s sec) u n d a u g e r d e m die l a n g r e i c h w e i t i g e G r u p p e m i t e t w a i o ~ m a l g r 6 g e r e r I n t e n s i t A t a u f - t r e t e n m f i B t e a l s d ie a n d e r e , w a s n i c h t d e r F a l l i s t . E s w u r d e d a r u m y o n d e n V e r f a s s e r n f o l g e n d e s S c h e m a a n g e n o m m e n :

c~ { 4 , 5 ~ - ~ - - > (4 ° %)

(6o % )

D i e E n t s t e h u n g d e s E l e m e n t s 85 k o n n t e c h e m i s c h g e s i c h e r t w e r d e n (vgl. STRASSMANN, 1. c.). A u c h v o m p h y s i k a l i s c h e n S t a n d p u n k t a u s e r s c h e i n t d ie R e a k t i o n (a, 2 n ) a l s d ie w a h r s c h e i n l i c h s t e , d a d ie A u s s e n d u n g g e l a d e n e r T e i l c h e n w e g e n d e s G a m o w - b e r g e s r e c h t u n w a h r s e h e i n l i c h is t , u n d d ie , ,Ver- d a m p f u n g " y o n zwe i N e u t r o n e n e n t s p r e c h e n d d e r h o h e n A n r e g u n g s e n e r g i e b e i m E i n f a n g e i n e s 32 M e V - a - T e i l c h e n s b e r e i t s w a h r s c h e i n l i c h e r i s t a l s d ie e i n e s e i n z i g e n N e u t r o n s . Die h a r t e a - G r u p p e p a s t i n d e r R e i c h w e i t e s e h r g u t zu A c C ' , d a s a - T e i l c h e n y o n 6 ,57 c m m i t e i n e r H Z y o n e t w a 5 " i o - ~ s e c e m i t t i e r t . A u c h d e r K - E i n f a n g , d e r v o n m 8 5 z u m A c C ' I f i h r e n m u B , i s t t a t s ~ c h l i c h

K u r z e Or ig ina lmi t t e i lungen . 467

v o r h a n d e n ; y o n i h m r f i h r t d i e 80 k e V - S t r a h l u n g her , d ie d u r c h k r i t i s c h e A b s o r p t i o n s v e r s u c h e z u g e o r d n e t w e r d e n k o n n t e . H i e r l i eg t a l so e in s o l c h e r F a l l vo r , w o e s g e l i n g t , e i n n a f f i r l i c h r a d i o a k t i v e s E l e m e n t k f i n s t l i c h a u f d e m U m - w e g e f iber e i n a n d e r e s k f i n s t l i c h e s I s o t o p zu er- z e u g e n .

D i e R e a k t i o n w i r d n a t f i r t i c h n u r m i t s e h r s c h n e l - l en a - T e i l c h e n b e o b a c h t e t ; ~ h n l i c h wie in d e r A r - b e l t y o n HURST, LATHA2¢I u n d L~WlS w i r d e ine A u s b e u t e k u r v e a u f g e n o m m e n , i n d e m d f i n n e B i - S c h i c h t e n y o n n u t 0 , i m m L u f t ~ i q u i v a l e n t a u f A I - F o l i e n a u f g e d a m p f t u n d d a n n b e s t r a h l t w e r d e n ; d ie R e a k t i o n i s t y o n 26 M e V a n n a c h w e i s b a r u n d

~OTBi ....... ? ss ........................................ "+ -°°~Pb

~s~IAcC,(5, _ . . _ _ - ~ s., . IO - 3 s e e ) - - - - _ rflx ~(o,5 c )

w i r d be i r a s c h a n s t e i g e n d e r I n t e n s i t ~ i t b is 31 M e V a u f w / i r t s v e r f o l g t .

L i t e r a t e s .

(i) J. J . LIVINGOOD, Phys ic . Rev . 5 o, 425 - -434 (1936). - - (2) D. G. HURST, R. LA'I:~IAM U. V& B. LEWIS, Proc. roy. Soc. Lond. A 174, 126- -136 (194o). - - (3) J. M. CORK, J . HALPERN U. H . TATEL, Phys ic . Rev. 57, 348 (I94O), a b s . 2 o ; 57, 371- -372 (194o) . - - (4) Y- NISHINA, T . YASAKI, K , KIMURA u . M. IKA~VA, N a t u r e (Lond.) I42, 874 (1938). - - (5) E. BRETBCHER U, L. G. COOK, N a t u r e ( L o n d . ) x 4 6 , 43o- -431 (194 o) (Hef t 37oo v. 28. IX. I94O). - - (6) D. R. CORSON, K. R. MAcKENzIE u. E. .SEGR~, Phys ic . Rev . 58, 6 7 2 - - 6 7 8 (194o) • - - (7) R. D. O'NEAL U. M. GOLDHABER, Phys ic . Rev. 59, lO2 (1941).

Kurze Originalmittei lungen. Ffir die kurzen Originalmitteilungen ist aussehlieBlieh der Vertasser verantwortlich.

hat man e~ A T ~ ~ d d

wob~i / /* = ~e" ~ - ~ +

und d , a = z . ~ D T "

eg AT" (3)

Zur Theorie des Clusiusschen Trennrohrs. Die quanti tat ive Theorie des CLuslusschen Isotopen-

trennverfahrens wurde zun/iehst Iiir die ebene Anorduung entwiekeltl). Im Hinblick auf die prakfisehe Wichtigkei~ haben wir, unabh~ingig voneinander und naeh etwas ver- schiedenen Methoden, aueh den Grenzfall des Trennrohres mit diinnem Draht behandelta). Der Reehnung liegt wieder die Annahme ungest6rter, taminarex Konvektion zugrunde.

Es seien: Z die Koordinate l~ings des Rohres; R bzw. r der Rohr- bzw. Drahtrattius; e die mittlere Gasdiehte; g die Erdbeschleunigung; V die Z~ihigkeit; D die Diffusions- konstante; A der 'Molenbrueh des leichten Isotops; a die Thermodiffusionskonstante; T die mitttere absolute Tem- peratur. Die Temperaturdifferenz zwisehen Draht und AuBenwand AT sei so klein, dab ~ und D kons tan t , zu setzen sind. * (g/see) bezeiehne den Transport an Ieiehtem Isotop yon unten naeh oben (positive Z-Riehtung).

Das Ergebnis der Reehnung werde so wiedergegeben, dab der friiher behandelte ebene Fall (R / r ~ i) mi t enthalten ist. Im zylindrischen Fall ist R ~ r vorausgesetzt und Gliecler der GrSBenordnung (r/R) 2 sind vernaehl~ssigt. Mit

q = ~ ( R ~ - - r 2 ) ; d = R - ~ r

H* ist die Liinge des Rohrabschnittes, Eings dem im

Endzustand (z = o) das KonzentrationsverMiltnis A I - - A

sieh u m den Faktor e versehiebt. H* wird am kleinsten, wenn d = o,89 d* gewiihtt wird.

Die ZaMfaktoren % ~p und Z hlingen nut vom Radien. verhiiltnis R/r ab nnd sind in Tabelle I angegeben, l~brigens besteht die Beziehung 9)W X 2 = I.

Im Untersehied zum ,,ebenen Fall" Iassen sieh die Formeln nicht exakt anf grofle Temperat~zdi / jerenzen aus- dehnen (vgL FURRY U. a., 1. e.), sondern zur quant i ta t iven Behandlung sind dann numerisehe Integrationen erforder- lich (vgl. Fugnote ~). Die hier angegebenen Formeln sind

T a b e l t e I.

R/r >>

R/r = 50

(ln R/r - 2) (~ + 2r/R) z281n ~ R]r ( l n R / r - i)

1/~oo

( l a R / r - ~,88) ~ (~ + 4r/R) 461 (In R / r - - i ) (In R / r - - 2 )

1/~72

6oo

243 lnR/~" (In R / r - - ~ )

(InR/r -- ~,SS) (I ~ 3 r/B)

I~8o