Professor Dr. Hans-Peter Dürr’s research while affiliated with Max Planck Institute for Physics and other places

In einer vor kurzem erschienenen, interessanten Arbeit haben Steinke und Schindler 1, fußend auf früheren Experimenten von Hoffmann, Pforte 2 und Steinke 3, nachgewiesen, daß die Ultrastrahlung in Blei ab und zu Sekundärteilchen sehr großen Ionisierungsvermögens und großer Energie auslöst. Die pro „Stoß“ an die Ionisationskammer abgegebene Energie variiert zwischen 108 und 109 El.-Volt. Diese Sekundärteilchen werden als Protonen oder schwerere Atomtrümmer aufgefaßt, die durch die primären Ultrastrahlen aus den Bleikernen herausgeschlagen wurden. Der Wirkungsquerschnitt für solche Stöße wurde von den genannten Autoren aus den Experimenten zu 6 • Io −32 qcm geschätzt und führt zu einer Durchmessersumme von stoßendem und gestoßenem Teilchen von 3 • Io−16 Cm. Steinke und Schindler zogen hieraus den Schluß, daß die primären Ultrastrahlteilchen nicht Elektronen sein könnten.

Der letzte Vortragende, Hr. W. Heisenberg, Leipzig, sprach über die Elementarteilchen und die kosmische Strahlung. Er beschäftigte sich zunächst mit der Yukawaschen Theorie der schweren Elektronen, die ursprünglich aufgestellt wurde, um die Kernkräfte zwischen Protonen und Neutronen zu erklären. In ähnlicher Weise wie die Coulombschen Kräfte zwischen geladenen Teilchen durch das elektromagnetische Feld der Lichtquanten vermittelt werden, werden die Kernkräfte durch das Feld der schweren Elektronen oder, wie heute gebräuchlich, der Mesotronen, verursacht. Aus der Reichweite der Kernkräfte kann die Masse der Mesotronen entnommen werden. Der Nachvveis der schweren Elektronen in der Höhenstrahlung wird durch die Wilson-Spuren dieser Teilchen erbracht, die bei gleicher Bahnkrümmung deutlich von den Spuren der leichten Elektronen und der Protonen zu unterscheiden sind. Die starke Absorption der Mesotronen in der Atmosphäre läßt sich nicht durch den gewöhnlichen Bremsprozeß bei der Ionisierung der Luft erklären. Vielmehr werden hierzu Zerfallsprozesse der Mesotronen benötigt, wie sie auch nach den Vorstellungen von Yukawa vorkommen sollten; und zwar erweist sich die mittlere Lebensdauer der schweren Elektronen ihrer Größenordnung von 10−6 see nach als mit der Yukawaschen Theorie in Einklang. Interessant in diesem Zusammenhang ist der Umstand, daß sich hierbei die Zeitdilatation der speziellen Relativitätstheorie in einer Abhängigkeit der Lebensdauer von der Energie äußert, wie sich aus den für verschiedene Einfallsrichtungen gemessenen Energiespektren der Höhenstrahlung ergibt.

In der geschäftlichen Sitzung wird Hr. E. Hoppe-Göttingen zum ersten Vorsitzenden und Hr. P. P. Koch-Hamburg zum zweiten. Vorsitzenden gewählt: dritter Vorsitzender bleibt Hr. M. Reich.

Die erste Möglichkeit der Partikelerzeugung ist in der Theorie des Positrons gegeben. Dieser Prozeß ist jedoch nicht zur Erklärung des Auftretens der Schauer in der Höhenstrahlung geeignet, da hierfür ein Prozeß höherer Ordnung notwendig ist, bei dem eine große Anzahl Teilchen zugleich erzeugt werden müßten. Die Quantenelektrodynamik ergibt aber, daß die Wahrscheinlichkeit dafür, daß in einem Einzelakt n Pärchen erzeugt werden, bei großen Energien proportional der n-ten Potenz der Feinstrukturkonstanten e2/hc = 1/137 ist, also für große n verschwindend klein. Die Fermische Theorie des β-Zerfalls ergibt jedoch eine neue Möglichkeit. Ein Elementarprozeß wäre beispielsweise ein solcher, bei dem unter Verbrauch der Primärenergie ein Proton fm Felde eines Kerns sich in ein Neutron plus Positron plus Neutrino verwandelt; die Iteration des Prozesses ist: Neutron → Proton + Elektron + Neutrino; Proton → Neutron u.s.f. Wichtig ist, daß nach der Fernzischen Theorie bei genügend hoher Energie ein Prozeß n-ter Ordnung, bei dem n Pärchen + 2 n Neutrinos entstehen, ebenso wahrscheinlich wird wie ein Elementarprozeß. Die mittlere Zahl der erzeugten Teilchen und die mittlere Energie eines Schauerpartikels lassen sich abschätzen aus den Konstanten, die in die Fermische Theorie eingehen, und mit dem Experiment in Einklang bringen.

Nonlinear Problems in physics are difficult to discuss for several reasons. First, what are nonlinear problems? Practically every problem in theoretical physics is governed by nonlinear mathematical equations, except perhaps quantum theory, and even in quantum theory it is a rather controversial question whether it will finally be a linear or nonlinear theory. Therefore by far the largest part of theoretical physics is devoted to nonlinear problems.

Der Vortrag geht aus von den einfachen anschaulichen Vorstellungen vom Atomkern, in denen der Kern mit einem Flüssigkeitstropf en aus sehr dichter Materie verglichen wird. Die Eigenschaften dieser Kernmaterie, die als Lösung mit zwei Komponenten: Protonen und Neutronen betrachtet wird, werden diskutiert. Es wird auseinandergesetzt, wie die Begriffe Temperatur, Dichte, Energie und Entropie mit Vorteil zur Ordnung der experimentellen Erfahrungen über den Atomkern verwendet werden können. Insbesondere werden die neueren Bohrschen Vorstellungen über die Atomkernumwandlung besprochen. Den Schluß des Vortrages bildet eine kurze Schilderung der Bedeutung der Kernphysik für die Probleme der kosmischen Strahlung.