Stand: 26.05.2011 17:07 Uhr  | Archiv

Die Entdeckung der Kernspaltung

Otto Hahn und Fritz Strassmann erklären ihre Entdeckung. © picture-alliance / KPA/TopFoto Foto: 91050/KPA/TopFoto
Otto Hahn (M.) und Fritz Straßmann (li.) veröffentlichten 1939 einen Artikel über einen Meilenstein bei der künstlichen Atomspaltung.

Am 6. Januar 1939 erschien in der Zeitschrift "Naturwissenschaft" der Artikel "Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung von Uran mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle". Die Wissenschaftler Otto Hahn und Fritz Straßmann informierten darin die Fachwelt über die erste erfolgreiche Kernspaltung. Ein Rückblick:

Das erste Atom wird "zertrümmert"

1919 "zertrümmerte" der Physiker Ernest Rutherford das erste Atom und verwandelte dabei Stickstoff zu Sauerstoff. Er hatte aus einem Element ein anderes gewonnen. Ein Sauerstoffatom ist jedoch nur wenig schwerer als ein Stickstoffatom. In den Folgejahren wandelten alle berühmten Atomlaboratorien Atome um. Dabei galt es als feststehendes Gesetz, dass beim Beschießen von Atomen nur solche Elemente entstehen, die sich im Gewicht wenig vom Ausgangselement unterscheiden. Dass sich Atomkern in der Mitte spalten könnte, hielten Wissenschaftler für unmöglich. Darum galt es als aussichtslos, jemals die gewaltigen Energien, die beim Auseinanderplatzen eines Atomkerns auftreten müssten, freisetzen zu können.

Die erste Kernspaltung

Erfahrene Experimentalforscher, wie Enrico Fermi in Rom oder Lise Meitner und Otto Hahn in Berlin, experimentierten auf dieser Grundlage jahrelang vergeblich und stießen dabei auf immer neue Widersprüche. Im November 1938 glaubte Otto Hahn die Lösung zu kennen. In Kopenhagen traf er den berühmten Physiker und Nobelpreisträger Niels Bohr und fragte ihn, was er davon halte, wenn aus dem Uran Radium würde. Obgleich Radium nicht viel leichter ist als Uran, fand Bohr den Gewichtsunterschied zu groß.

Lise Meitner und Otto Hahn im Labor des Kaiser-Wilhelm-Instituts in Berlin, 1925. © picture-alliance / KPA/TopFoto Foto: 91050/KPA/TopFoto
Lise Meitner und Otto Hahn experimentierten 1925 im Labor des Kaiser-Wilhelm-Instituts in Berlin.

Hahn fuhr nach Berlin zurück und wollte beweisen, dass seine Vermutung richtig ist. Im Dezember 1938 versuchte Otto Hahn zusammen mit seinem Mitarbeiter Fritz Straßmann im Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin durch den Beschuss von Uran-Atomen Radium zu gewinnen. Es gelang ihnen nicht. Doch dann geschah das völlig Unerwartete: Sie fanden beim Beschießen von Uran mit Kernteilchen das Element Barium, das nur noch halb so schwer ist wie Uran - also durch eine Kernspaltung entstanden sein musste.

Lise Meitner deutet die Ereignisse richtig

Wenige Tage danach schrieb Hahn seiner jahrzehntelangen Mitarbeiterin und Kollegin am Kaiser-Wilhelm-Institut, der Physikerin Lise Meitner von der Entdeckung. Meitner hatte Deutschland als Jüdin wenige Monate vorher verlassen müssen. Gemeinsam mit ihrem Neffen Otto Robert Frisch, der ebenfalls Physiker war, gab sie als Erste eine physikalische Deutung der Uranspaltung.

Anfang 1939 veröffentlichten Otto Hahn und sein Mitarbeiter Fritz Straßmann ihre Versuchsergebnisse. Der Artikel "Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung von Uran mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle" erschien am 6. Januar 1939 in der Zeitschrift "Naturwissenschaft". Für seine Entdeckung wurde Otto Hahn 1944 der Nobelpreis für Chemie verliehen.

Atomenergie und Kernwaffen

Die Erforschung der Kernspaltung läutete eine neue Epoche ein - das Zeitalter der Atomenergie. Das Faszinierende an der Kernspaltung war damals die Aussicht, die in den Atomkernen gespeicherte Energie nutzen zu können. Die natürliche Radioaktivität war dazu nicht geeignet. "Bei der Kernspaltung ist es hingegen möglich, den Energie liefernden Kernprozess in einer Kettenreaktion zu vervielfachen. Denn jede Spaltung setzt einige Neutronen frei, die weitere Spaltungen auslösen können" (Internetseite der Universität Mainz zur Kernspaltung).

Zweite Atombombe auf Nagasaki am 9. August 1945. © picture-alliance/ dpa/dpaweb Foto: epa Nagasaki Atomic Bomb Museum
Die USA trieben die Entwicklung von Atomwaffen massiv voran.

International und insbesondere in den USA sorgte die Entdeckung für ungeheures Aufsehen. Der erste Kernreaktor ging am 2. Dezember 1942 in Chicago in Betrieb, realisiert unter der Aufsicht des italienischen Physikers Enrico Fermi. Die Umsetzung des Phänomens in Technik hatte damit gerade mal vier Jahre gedauert. Die Anlage in Chicago diente nicht der Stromerzeugung, sondern war Teil des Manhattan-Projekts, dessen Ziel der Bau von Kernwaffen war. Mit ungeheurem Aufwand wurde die Entwicklung und der Bau der Atombombe vorangetrieben. Im Zweiten Weltkrieges setzten die USA erstmals eine Atomwaffe ein.

Zivile Reaktortechnik

Die friedlichen Anwendungsmöglichkeiten der Atomenergie, zum Beispiel in der medizinischen Diagnostik wurden überwiegend erst nach dem Krieg bekannt und genutzt. Mit der Havarie des Atomreaktors in Tschernobyl im April 1986 geriet auch die zivile Reaktortechnik ins Zwielicht. Eine bis heute andauernde Diskussion über die Sicherheit von Atomkraftwerken begann.

Radioaktivität und Kernspaltung

Radioaktivität ist allgegenwärtig, zum Beispiel in Form von Höhenstrahlung. Auf hohen Bergen ist die Luft dünner und radioaktive Strahlung aus dem Kosmos wird weniger gut abgeschirmt. Radioaktive Strahlung kommt aber auch aus dem Boden, zum Beispiel aus vulkanischem Gestein.

Der Begriff Radioaktivität beschreibt die Eigenschaft bestimmter Stoffe, sich ohne äußere Einwirkung umzuwandeln und dabei eine charakteristische Strahlung auszusenden. Atome sind oftmals nicht stabil. Sie zerfallen spontan und senden dabei ionisierende, also radioaktive Strahlung aus. Der Zerfall von Atomen kann aber auch durch Zufuhr einer geeigneten Anregungsenergie künstlich erzwungen werden. Dabei wird der Atomkern bei Bestrahlung mit Neutronen in zwei oder mehrere wesentlich leichtere Atomkerne gespalten.

Bei dieser Spaltung werden kinetische Energie und intensive Strahlung frei. Außerdem entstehen zwei bis drei Neutronen, die dazu genutzt werden können, andere Atomkerne zu treffen und zu spalten. So entsteht ein lawinenartiger Zerfallsprozess. Die Kernspaltung kann zur Energiegewinnung, aber auch zum Einsatz in Atomwaffen verwendet werden.

Dieses Thema im Programm:

04.12.1992 | 15:15 Uhr

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