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Mitfhrung langsamer positiver Teile durch Kanalstrahlen.

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Annalen der Physik. 5. Folge. Band 13. 1932
Mitfuhrzcng Zamgsamer p o s i t i v e r T e i Z e
durch E a n a Z s t r a h Z e n
Vom J. K o e m i g s b e r g e r
Bekanntlich haben die Beobachtungen des Dopplereffekts
an Kanalstralilen bei liohen Drucken und grof3eren M'egen
ein kontinuierliches Band von Geschwindigkeiten ergeben, das
von einem niaxinialen TYert der Geschwindigkeit his zu ganz
kleinen Werten reicht. Die Versuche von H. F. B a t h o l) und
A. J. D e m p s t e r zeigen, daW bei relativ geringen Drucken
und kleinem Abstand von der Kathode einheitliche Werte
der Geschwindigkeit der leuchtenden Teile sich aus deni
Dopplereff'ekt ergeben. - Die koittinuierliche Geschwindigkeitsverteilung im Dopplereffekt kommt also erst bei den hohen
Drucken uud grofleren Tl-egen vor.
Fur die a-Strahlen ist auch bei hohen Drucken und am Ende
der Wegstrecke nur eine einheitliche Geschwindigkeit beobachtet.
Das Reichweitegesetz der cc- Strahlen ist dem entsprechend
ein anderes als das ron Chr. G e r t h s e n 2, fur Kanalstrahlen
angegebene; letzteres hat wohl mehr statistische Bedeutung.
I n eineni gewissen Zusammeuhang damit steht vielleicht
das Ergebnis Ton Versuchen, die K. Q l i m m e 3, auf Anregung
des Verf. clurchgefiilirt hatte : 14-Kanalstralen , die durch
elektrisches und magnetisches Feld ausgesondert urspriinglich
einheitliche Geschwjntligkeit (innerhalb eines Bereichs von
15 Proz. Breite) besaBen, fiihren nach Durchlaufen eines
gaserfiillten Raumes mit zunehmendem Druck inimer iiiehr
positive Teile s o n klciner Geschwindigkeit mit sich. Das
wurde nicht direkt, aber aus der Vergleichung der Energiemessung durch Therinosiiule rnit der Ladungsmessnng durch
geschutzten Farada yzylinder festgestellt, niit Hilfe des Quotienten
der Zahl der positiven z u den neutralen Strahlen. Die
Unterschierle ubertrafen dabei Fveit alle Fehlerquellen. Ob
diese langsamen positiven Teile ein schwaches Leuchten
zeigen, wurde nicht festgestellt.
+
1) H . F . B a t h o u.A. J . D e i i i p s t e r , Phys.Rev. [ Z ] 37. S. 100. 1931.
2) Chr. G e r t h s e n , Ann. d. Phys. [5] 6. 6. 657. 1930 uiid auch [4j
85. s. 581. 1925.
3) I<. G l i m m e u. J. K o e n i g s b e r g e r . Ztschr. f. Phys. 6. S. 276.
1921.
J . Iloendgsberger. Miitfiihrung larigsanzer positiver Teile usw. 783
G. P. T h o m s o n
liatte unser Ergebnis f u r unrichtig
erkl'irt, weil er lieinen EinfiuI3 eines transversalen elektrischen
Feldes auf die Zahl der mit Faradayzylinder gemessenen
positiven Teile finden konnte. Doch war bei hiiherem Druck,
bei dem die Erscheinung erst merklich w i d , der Faradayzylinder bei seinen Versuchen nicht geniigend gegen die
TI'irkung der Platte mit dem hiiheren Potential geschutzt.
J e nach dem Potential der Platte gelangten positive oder
' negative Ionen in den Zylinder. Das esperimentelle Tatsachenmaterial war also nicht zureichend, um unsereVersuche zu widerlegen. - Die theoretischen Erwagungen. die G. P. Th om s o n
gegen das Vorhandensein mitgefiihrter langsamer positiver
Teile anfuhrt, beruhen auf der Theorie von C. G. D a r w i n .
Diese a n sich esakte Tlieorie sieht aber Ton allen Quantenmirkungen ab und legt das elektrostatische Quadratgesetz f u r
alle Abstande vom neutralen Atom zugrunde, was wegen der
Kernabschirmung durch die iiufieren Elektroneii sicher nicht
zutrifft.
Neuerdings sind C. R a m s a u e r . R. K o l l a t h , D. L i l i e n t h a 1 2 ) zu einem ahnlichen Ergebnis gekommen, wie mir es
erhalten hatten. Die Autoren schreiben: ,.Bei hohen Protonengeschwindigkeiten (iiber 500 Volt?) ergeben die Versuche das
Vorhandensein von langsamen positiven Teilchen. Ob diese
Teilchen Protonen sind, die ihre Geschwindigkeit vollig verloren haben oder ob es positiv geladene Gasmolekiile sind,
la& sich aus unsern Versnchen nicht entscheiden. - Langsame negative Teilchen sind auch bei hohen Geschwindigkeiten
nicht beobachtet worden. Daraus geht hervor, daB diese
positiven Teilchen jedenfalls nicht durch Ionisation des Gases
entstanden sind." Ob langsame positive Teilchen auch in
anderen Richtungen , als der des primaren Protonenstrahls
wandern, wurde bei diesen Versuchen so nenig wie bei unseren
festgestellt.
Wenn man dasErgebnis von G l i m m e und von R a n i s a u e r
und seinen Mitarbeitern fiir richtig ansieht, erhebt sich die
Frage nach der theoretischen Erklarung. Diese muI3 den
Boden der klassischen Theorie verlassen. Man kann die
Niiglichkeit elastjscher und nnelastischer StoBe , die zwischen
Elektronen und Gasmoleklen durch J. F r a n c k und G. H e r t z
nachgewiesen sind, f iir Protonen und Molekiile beiziehen und
annehmen, daI3 die dabei abgespalteten Elektronen von gel) G. P. T h o m s o n , Proc. Roy. SOC.London (A) 102. S. 208. 1923.
2) C. R a m a a u e r . R. K o l l a t h u. D. L i l i e n t h a l , Ann. d. Phys. [a]
8. S. 731, 732. 1931.
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Annalen der Physik. 5 . Folge. Band 13. 1932
ringerer kinetischer Energie an die Glaswande, Blenden usw.
wandern und daher im Strahl nicht nachgewiesen werden
konnen, wahrend die positiven Teile eine erheblich groBere
kinetische Energie erhalten als die negativen und eine teilweise gerichtete Geschwindigkeit haben. R a m s a u e r und seine
Mitarbeiter lehnen allerdings die Entstehung der langsamen
positiven Teile aus Gasionen ab. DaB aber die langsamen
positiven Teile Protonen, also Kanalstrahlen mit auBergewohnlich gro8en Geschwindigkeitsverlusten sind, ist nach unseren *
Versuchen zwar nicht ausgeschlossen, aber weniger wahrscheinlich, da die Zahl der langsamen Teile von gleicher GroBenordnung wie die der gestreuten, absorbierten Protonen ist. Man miiBte zunachst wissen, ob die langsamen Teile auch
nach anderen Richtungen als der des Kanalstrahls wandern.
Wenn dies zutrifft, so waren sie in groBerer Zahl vorhanden,
als die urspriingliche Zahl der Protonen betragt, und iniiBten
daher Gasionen sein. Vor Klarung dieser Frage bleiben noch
zu viele Erklarungsm6glichkeiten.
F r e i b u r g i. B., Math.-physik. Institut der Universitat.
(Eingegangen 14. Februar 1932)
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