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Chimia 38 (1984) Nr. 6 (Juni)


In Kopenhagen hatte er schon daran gedacht, dass die Betrachtungen mit den klassischen Ersatzoszillatoren, die sich für Prozesse in der Elektronhülle so gut bewährt hatten, auf Atomkerne übertragbar sein müssten. Wenn man ein Natriumatom anregt, so sendet es ein Lichtquant aus, und dieses Lichtquant kann von einem anderen Natriumatom wieder absorbiert werden, man hat die Resonanzabsorption. Er dachte sich nun, ob ein entsprechender Versuch nicht auch möglich wäre, wenn man das von einem angeregten Kern emittierte -Quant auf eine Substanzprobe mit gleichen, nicht angeregten Kernen auffallen lässt und schaut, ob man die Resonanzabsorption beobachten kann. Treu seinem Grundsatz man muss alles probieren, ging Werner Kuhn für ein paar Monate zu Rutherford ins kernphysikalische Labor in Cambridge und versuchte, dort seine Idee zu realisieren, indem er Kerne von 208Pb der -Strahlung aussetzte, die von angeregten Kernen von 208Pb ausgesandt wird (die benötigten angeregten Kerne erhielt er als Produkt des natürlichen Zerfalls von Thorium C") (Abb. 36a). Das Resultat war negativ [38].

Mössbauer hat 30 Jahre später ein ähnliches Experiment gemacht und ein positives Ergebnis erhalten [39]. Es interessiert natürlich, wie nahe Werner Kuhn daran war, den Mössbauer-Effekt zu entdecken.


Abb. 36: a) Emission und Resonanzabsorption von Strahlen b) Linienbreite und Rückstossverschiebung in heutiger Sicht


Werner Kuhn führte das Experiment aus, weil er vorher, 1927, eine Theorie über das Zustandekommen der Strahlung aufgestellt hatte, die auf der Annahme beruhte, dass zwei Teilchen im Kern einen klassischen Oszillator bilden, der als Hertz'scher Dipol strahlt [40]. Er hatte sich überlegt, dass das emittierende -Quant einen Rückstoss am Kern erzeugt; aber nach seiner Theorie musste die Emission des Quants so schnell erfolgen, die Linienbreite also so gross sein, dass die Resonanzbedingung zwischen Emission und Absorption auch nach Verschiebung durch den Rückstoss noch ausreichend erfüllt war. In heutiger Sicht (Abb. 36b) ist die Linie um den Faktor 105 schmaler als damals angenommen worden war; die Resonanzbedingung ist wegen des Rückstosses also bei weitem nicht mehr erfüllt. Die entscheidende Idee von Mössbauer lag darin, zu merken, dass der Kern elastisch an das Gitter gebunden sei und dass daher die Rückstossenergie gequantelt sei, das -Quant also mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch rückstossfrei emittiert und absorbiert werden könne. Man fragt sich, warum Werner Kuhn bei seinem tiefen Nachdenken und seiner Verwurzelung mit der Korrespondenz von klassischem und gequanteltem Oszillator auf diesen Punkt nicht hingewiesen hat, aber in der damaligen Sicht war die Aufhebung der Resonanzbedingung durch den Rückstoss, wie schon erwähnt, nicht das entscheidende Problem.

Die andere Möglichkeit, dass Werner Kuhn auch auf Grund einer falschen Theorie die rückstossfreie Resonanzabsorption hätte finden können, war auch nicht gegeben, da die Kerne von Emitter und Absorber in seinem Experiment in einer unterschiedlichen Umgebung vorlagen, was zu einer Linienverschiebung ausserhalb der Resonanz führen musste.

Von Heidelberg siedelte Werner Kuhn 1930 nach Karlsruhe über, wo er bis 1936 als ausserordentlicher Professor tätig war. (Abb. 37 stammt aus dem Jahr 1931.) Die erste Arbeit über die Fadenmoleküle fällt in diese Zeit. Das Interesse an den Fadenmolekülen geht auf die Zeit in Heidelberg zurück, als Werner Kuhn im Zusammenhang mit den Untersuchungen über die optische Aktivität die Hydrolyse der Polysaccaride [41] studierte und so in die Problematik der Molekülgestalt hochmolekularer Stoffe hineinkam.


Abb. 37: Werner Kuhn 32jährig


1936 folgte Werner Kuhn dem Ruf auf das Ordinat der Universität Kiel. Hier kam er auf seine Versuche zur photochemischen Erzeugung optisch-aktiver Stoffe zurück. Er dachte, dass man das gleiche Prinzip anwenden könnte, um Isotope zu trennen.

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