Die Atombombe, kaum wird sie erwähnt, zieht im Schlepptau unvermeidlich
das ominöse E = mc2 nach sich. Die Formel besagt, dass Energie
gleich Masse mal der Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat ist, und sie hat
eine Geschichte, die in der Schweiz begann.
Der in Bern lebende deutsche Physiker Albert Einstein hatte 1905 in
der Zeitschrift „Annalen der Physik“ mehrere Arbeiten veröffentlicht.
Eine dieser Arbeiten, es war eine Abhandlung über Photonen (Lichtteilchen),
führte später zum Nobelpreis. Eine andere Arbeit „zur
Elektrodynamik bewegter Körper“ fand zunächst keine
Beachtung, denn Einstein hatte darin behauptet, dass Raum, Zeit und
Masse keine fundamentalen Größen sind. Sie sind nicht absolut
sondern relativ.
Als sich Einsteins Theorie herumzusprechen begann, formierten sich
seine Feinde, die großteils aus der antisemitischen Ecke kamen.
Einstein war Jude, also musste er schon deswegen Unrecht haben. Höhepunkt
der Angriffe bildete das Buch „100 Autoren gegen Einstein“.
Während die Physiker herumstritten, begann den Chemikern zu dämmern,
dass an Einsteins Formel etwas dran sein musste. Der Kern eines Wasserstoffatoms
ist ein Proton mit der Masse 1,0073 u. („u“ ist die hier
nicht näher erläuterte Einheit der Atommasse). Ein Neutron
hat die Masse 1,0087 u. Ein Heliumkern besteht aus zwei Protonen und
zwei Neutronen. Rechnet man die Massen zusammen, erhält man einen
theoretischen Wert von 4,032 u. Der Heliumkern hat aber tatsächlich
nur eine Masse von 4,0015 u. Er ist also wesentlich leichter als er
sein sollte. Dieses Phänomen nennt man „Massendefekt“.
Wasserstoff und Helium sind die leichtesten Atome, die es gibt. Bei
den schweren Atomen finden wir das gleiche Phänomen, aber in die
andere Richtung. Teilt man einen Urankern in zwei Teile, erhält
man Barium- und Kryptonkerne. Das eine Element ist ein Metall, das andere
ein Edelgas. Auch hier sind die beiden Bruchstücke leichter als
erwartet. Bei den leichten Atomen geht also Masse durch Atomkernfusion
verloren, bei den schweren Elementen durch Atomkernspaltung.
Verwendet man Einsteins Formel, erhält man fantastische Zahlen.
Bei der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium beträgt der Massendefekt
0,75%. Fusioniert man 1 Kilogramm Wasserstoff zu Helium, werden 7,5
Gramm in Energie umgewandelt. Dieser Wert multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit
zum Quadrat (eine 9 mit 16 Nullen) ergibt 675 Billionen Joule oder 187,5
Millionen Kilowattstunden. Was hier zunächst unvorstellbar erschien,
wurde 1945 Realität. Die Atombomben setzen Energie durch Massendefekt
frei, in Hiroschima durch Spaltung schwerer Atomkerne, später (in
der Wasserstoffbombe) durch Fusion von leichten Kernen.
Jahresübersicht 2008
Die Wasserstoffbombe
.png)
Rudolf Oeller: