Zusammenfassung
Im Oktober 1988 hatte sich der Leiter des Chemie-Departments der Universität von Indiana an Pons gewandt und ihn eingeladen, am 4. April 1989 einen Vortrag über Elektrochemie zu halten. Pons hatte zugestimmt, war aber infolge seines Wettrennens mit Jones zwischenzeitlich so beschäftigt gewesen, daß er in dieser Angelegenheit keinen weiteren Kontakt aufgenommen hatte. Am Montag, dem 20. März, rief Dennis Peters — Professor für Chemie in Indiana — bei Pons an, um den Plan für den Besuch endgültig abzusprechen und Pons zwecks Ankündigung des Vortrages um die Angabe des Themas zu bitten. Pons erwiderte, er könne Peters den Titel vor der Pressekonferenz am Donnerstag, dem 23. März, noch nicht mitteilen. Peters fand das sehr komisch und meinte später dazu: «Ich mußte noch niemals eine Pressekonferenz abhalten, um zu entscheiden, wie der Titel eines meiner Vorträge lauten sollte!» Nach dem explosionsartigen Anwachsen des Interesses an der kalten Fusion entschied sich Peters dann jedoch dafür, Pons nur vor geladenen Gästen sprechen zu lassen, die im Besitz entsprechender Eintrittskarten waren.
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Literatur
Mitteilung von C. Martin am 25. und 30. Mai 1989.
Science 244, p.284.
Science 244, p.285.
Das Maximum mit den 1000 Ereignissen, auf das Fleischmann dabei anspielte, wurde schließlich in den Errata zu der Veröffentlichung der Chemiker vorgestellt und im Journal of Electroanalyücal Chemistry 263, p.187–188, abgedruckt. Es handelte sich bei dieser Korrektur jedoch nicht nur um eine einfache Änderung des Maßstabes: Das Maximum hatte auch eine andere Form (man vergleiche Kapitel 15) - ein Umstand, der Fleischmann in Erice nicht bewußt zu se in schien.
Bei der Erörterung des Problems der dreiatomigen Moleküle war zunächst der Eindruck entstanden, sie seien negativ geladen. Da Eden und Liu mit ihrem Massenspektro- meter keine negativ geladenen Ionen entdecken konnten, schienen diese kein Problem darzustellen. Erst nachdem man einige Tage nach der Pressekonferenz feststellte, daß die dreiatomigen Moleküle positiv geladen waren, wurden sie zu einer zentralen Frage.
Die Gleichung E = mc verknüpft Masse und Energie. Die Massendifferenz zwischen einem Deuteron und der Summe der Massen eines freien Protons und eines freien Neutrons stellt die «Bindungsenergie» des Deuterons dar, ihr Wert beträgt 2,224 MeV. Daher wird bei dem Einfang eines Neutrons durch ein Proton des Wasserbades Energie in Form von Gammastrahlung freigesetzt.
Kalium-40 ist in einer Konzentration von 1:10 000 Teilen in natürlich vorkommendem Kalium enthalten.
Compton-Kante und Entweichmaxima
Die Gammastrahlen, die in einen Natriumjodid-(NaJ-)Detektor einfallen, geben dort Energie ab, die gemessen und in Form eines Spektrums graphisch dargestellt wird. Nehmen wir an, wir hätten einen Gammastrahl von 2224 keV Energie, wie er bei dem Einfang eines Neutrons durch ein Proton erzeugt wird. Der naiven Vorstellung folgend würde man erwarten, daß sich dabei ein einzelnes Maximum ergibt (in der Abbildung als S bezeichnet), das eine geringfügige Energieverbreiterung aufweist, die durch die begrenzte Fähigkeit des Detektors zur Energieauflösung bedingt ist und bei etwa 5% liegt. In Wirklichkeit hat das Signal jedoch eine kompliziertere Struktur, weil der Gammastrahl mit Elektronen der Atome des NaJ-Kristalls wechselwirkt und nur einen Teil seiner Energie abgibt; der Rest entweicht aus dem Kristall. Dabei entsteht eine charakteristische Struktur: Anstelle einer einzelnen Spitze S bilden sich eine breite «Schulter» (C bis CK) und zwei zusätzliche Spitzen (I und II) aus, die als «Compton-Kante» (CK) beziehungsweise als einfaches und doppeltes «Entweichmaximum» (I und II) bezeichnet werden.
Die Compton-Kante
Der Gammastrahl kann von einem Elektron im Kristall gestreut werden, ein Vorgang, der nach dem Physiker Compton als «Compton-Streuung» bezeichnet wird. Der Energiebetrag, In den dargestellten Fällen I beziehungsweise II entweichen ein beziehungsweise zwei Gammastrahlen. Die V-förmige gegabelte Spur stellt die Erzeugung eines Elektrons (obere Linie) und eines Positrons (untere Linie) dar. Das Positron zerstrahlt in der umgebenden Materie und erzeugt dabei zwei Gammastrahlen, von denen entweder einer oder beide entweichen. Energie (keV) Compton-Kante und Entweichmaxima: Ein einzelnes Maximum S bei 2224 keV wird von weiteren charakteristischen Strukturen bei niedrigeren Energien begleitet. Auf der horizontalen Achse ist die Energie aufgetragen, auf der vertikalen die Intensität des Signals. Die Abbildung stellt lediglich ein Schema und keine genaue Beschreibung der wahren Situation dar. Für die Identifizierung dieser Strukturen in einem realistischen Spektrum vergleiche man die Abbildung auf der Seite 346. der dabei an das Elektron abgegeben wird, hängt von dem Winkel ab, um den der Gammastrahl abgelenkt wird: Je größer der Winkel ist, um so größer ist die auf das Elektron übertragene Energie. Ist die Ablenkung sehr gering, so gewinnt das Elektron fast keine Energie; die maximale Energie wird übertragen, wenn der Gammastrahl seine Richtung vollständig - das heißt um 180° - umkehrt, wobei das Elektron 1900 keV gewinnt (sofern die ursprüngliche Gammaenergie 2224 keV betrug). Ein Elektron mit einer Energie von 1990 keV oder weniger legt höchstens 3 mm zurück, bis es seine Energie an den Natriumjodid-Kristall verloren hat; der gestreute Gammastrahl dagegen kann aus dem Kristall entweichen, ohne irgend etwas von seiner Energie abzugeben. Infolge der Energieaufnahme durch die Elektronen wird daher im Energiespektrum eine breite «Schulter» erzeugt, die ohne Unterbrechung von der Energie Null bis zur Maximalenergie - der «Compton-Kante» - reicht.
Die Entweichmaxima
Das elektromagnetische Feld im Innern des Kristalls kann bewirken, daß ein Gammastrahl in ein Elektron und ein Positron (das positiv eeladene «Antiteilchen» des Elektrons mit der gleichen Energie von 511 keV gemäß E = mc) umgewandelt wird. Dieses Positron zerstrahlt beinahe augenblicklich mit einem Elektron der umgebenden Materie, wobei ein Paar von Gammastrahlen erzeugt wird, von denen jeder eine Energie von 511 keV besitzt (Abbildung 19,1 und II). Wenn beide Gammastrahlen in dem NaJ gefangen werden und dort ihre Energie abgeben, addiert sich diese zu der Elektronenenergie, so daß die gesamten 2224 keV gemessen werden und zu der Spitze bei S beitragen. Wenn jedoch entweder ein Gammastrahl (I) oder beide Strahlen (II) aus dem Kristall entweichen, so gehen entweder 511 oder 1022 keV verloren. Es bilden sich daher zwei Maxima; das eine infolge eines einfachen Entweichens (I) 511 keV unterhalb des Maximums S, das heißt bei 1713 keV, und das andere infolge doppelten Entweichens (II) bei 1202 keV. Was daher eigentlich als einzelnes Maximum S erscheinen müßte, wird schließlich zu einer Spitze S, einer «Compton-Kante» CK und zwei «Entweichmaxima» über einem breiten Untergrund, wie in Abbildung 19 dargestellt. Man vergleiche diese Abbildung mit dem vom MIT gemessenen Spektrum (Abbildung 11), das die isolierte Spitze, die Kante und das erste Entweichmaximum enthält. Nun vergleiche man mit dem von Fleischmann, Pons und Hawkins präsentierten Maximum (Abbildung 11), das keine derartigen Details aufweist und daher kein echtes, von Gammastrahlen erzeugtes Maximum sein kann.
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Close, F. (1992). Die Geister scheiden sich. In: Das heiße Rennen um die kalte Fusion. Birkhäuser, Basel. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-6140-3_9
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-0348-6140-3_9
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