Diese Methode der sukzessiven Kältebäder ist eine sehe vorteilhafte für physikalische Untersuchungen, weit man dabei die ganze Skala von tiefen Temperaturen von minus 80 Grad an vis minus 220 Grad durch Regu- - lierung von Drucken einstellen rann. Aber allerdings ist sie auch eine recht komplizierte, die erhebliche maschinelle Einrichtungen erfordert. In Leyden ist durch Professor Kamerlingh Onnes, der in diesem Jahre ge­storben ist, ein mustergültiges Kältelaboratorium (Cryogenic La- boratory) in jahrzehntelanger Arbeit geschaffen worden, welches einen solchen Hauptzyklus von kalten Bädern, aber daneben noch weitere Neben­zyklen besitzt, so daß durch diese zunächst alle Temperaturen zwischen plus 5 Grad und minus 210 Grad für Untersuchungen über das Ver­halten der Körper berettstehen.

Das Vordringen nach den tiefften Temperaturen aber hat einen ent­scheidenden und glänzenden Fortschritt erreicht durch die geniale Erfin­dung, welche die Physik und Technik dem Altmeister der Kältetechnik, Professor Karl Linde in München, verdankt. Er hat zuerst eine ganz neue Methode angegeben, ausgearbeitet und praktisch ausgeführt, welche durch eine technisch glänzende Anordnung, bei der Ursache und Wirkung sich selbsttätig immer weiter verstärken, kleine Temperaturdifferenzen, die beim Durchströmen der Luft durch ein Ventil entstehen, von selbst immer weiter und weiter vergrößert, daß sie von selbst flüssig wird und liter­weise die angewandten Gefäße ausfüllt. Diese Lindesche Luftverflüssigungs­maschine erlaubt nun, in dauerndem Betrieb flüssige Luft in solchen Quan­titäten herzustellen, wie sie früher die sachverständigen Physiker nicht in ihren kühnsten Gedanken erträumt hätten. Von den vielfachen prak­tischen Anwendungen dieser Maschine, die heute eine ausschlaggebende Rolle in der Herstellung von Sauerstoff und Stickstoff und damit indirekt für eine große Menge von technischen und landwirtschaftlichen Betrieben spielt, soll hier nicht die Rede sein, sondern nur davon, daß solche flüssige Luft, die man heute käuflich zu geringem Preis bezieht und in besonders konstruierten offenen Gefäßen, den sog. Dewarschen Flaschen, einige Stun- ’ den und Tage hindurch aufbewahren kann, normal eine Temperatur von zirka minus 186 Grad hat, und daß es gelingt, durch Abkühlung in flüssiger Luft unter gewissen, nicht zu hohen Drucken, alle Gase, mit Aus­nahme des Wasserstoffs und des Heliums, zu verflüssigen. Diese beiden Gase daher, deren kritische Temperatur eben noch tiefer als bis minus 186 Gr. liegen mühte, diese mußten erlauben, wenn man sie auf irgendeine Weise unter Druck verflüssigen könnte, dann bei der Entspannung noch viel tiefere Temperaturen zu erreichen und so den Weg zum absoluten Nullpunkt der Temperatur zu eröffnen. Nur die Lindesche Methode bot die Möglichkeit, hier zum Ziele zu kommen. lllatürlich aber war diese Me­thode, die bei der überall vorhandenen Luft recht einfach war, bei dem Wasserstoff und namentlich bei dem Helium, das man nur in begrenzten Mengen darstellen konnte, viel schwieriger. Aber trotzdem gelang es dem englischen Forscher D e w a r im Jahre 1809, flüssigen Wasserstoff herzu- stellen, der eine kritische Temperatur von minus 244 Grad besitzt und der, wenn man ihn unter den Druck einer Atmosphäre bringt, die Temperatur minus 252 Grad annimmt. Durch eine Druckverminderung bis auf etwa l/20 Atmosphäre erreichte der Wasserstoff sogar die Temperatur von minus 257 Grad und wurde dabei fest. Wie man erwarten mußte, war durch Verflüssigung des Wasserstoffs ein großer Schritt zum absoluten Nullpunkt hin gelungen. Nur 16 Grade, aber natürlich die schwerwiegendsten Grade, trennten ihn noch. Helium aber ließ sich auch bei der so erreichten Tem­peratur selbst unter hohem Druck noch nicht flüssig machen. Der letzte und entscheidende Schritt zum absoluten Nullpunkt hin konnte also nur durch Verflüssigung des Heliums getan werden. Und die Mechode dazu konnte keine andere sein als die Lindesche. Die Schwierigkeiten waren enorm, aber Kamerlingh Onnes überwand sie und hatte den Erfolg, daß er 1908 zum erstenmal flüssiges Helium herstellte. Die kritische Temperatur des­selben war bei minus 268 Grad, unter normalem Druck erreichte es eine ; Temperatur von minus 269 Gr., unter viermindertem Druck tonnte Onnes bei ihm im Jahre 1921 die tiefste Temperatur von minus 272,1 Grad konstatieren. Heute ist es an höchstens drei Stellen auf der Erde möglich, flüssiges Helium herzustellen. So weit ist die Physik in nahezu fünfzig­jähriger Arbeit gelangt, und es ist nur geringe Aussicht vorhanden, daß sie noch weiter gelangen könnte. Es müßte noch ein Gas gefunden werden, das noch schwerer zu verflüssigen ist als Helium, dann läge vielleicht die Möglichkeit vor, noch einige Zehntelgrade weiter zu kommen. Vielleicht führt auch eine neuerdings vorgeschlagene und provisorisch ausgeführte Adsorptionsmethode weiter. Vorläufig aber ist das die Grenze, und sie liegt schon recht nahe an dem erstrebten Ziele, aber der absolute Null­punkt selbst läßt sich mit den uns zur Verfügung stehenden Mitteln und Stoffen nicht erreichen.

Damit nun aber diese tiefsten Temperaturen für physikalische Unter­suchungen wertvoll werden, ist es notwendig, das Helium nicht bloß zu verflüssigen, sondern es in solchen Quantitäten flüssig herzustellen, daß man die Körper, deren Eigenschaften man in diesen tiefen Temperaturen er­forschen will, in einem Heliumbad ab kühlen und so lange darin belassen kann, bis man die gewünschten Messungen ausführen kann. Diese weit­gehenden Forderungen sind in dem Leydener Kältelaboratorium erfüllt, und auch in der Physikalisch-technischen Reichsanstalt in Berlin sind die Einrichtungen für solche Zwecke geschaffen worden.

Man kann die Frage aufwerfen, ob durch diese tiefften Temperaturen, nachdem man sie mit so viel Mühe und Arbeit erreicht hat, auch wirklich etwas Neues über das Verhalten der Körper in ihnen zu erfahren Jet Wenn man bloß eine Ausdehnung der Messungen auf so extreme Zu­stande erreicht, ohne daß diese etwas prinzipiell Neues, Unerwartetes er­geben, so haben solche Resultate zwar eine gewisse Bedeutung für die Physik, aber doch nur eine solche, daß sie die Wissenschaft in die Breite, nicht in die Höhe weiterführen. Es haben sich ober auch tatsächlich neue unerwartete Resultate ergeben, die teilweise noch jetzt eine Erklärung er­warten, und zwar als man das Verhalten der Metalle in elektri­scher Beziehung in diesen tiefen Temperaturen untersuchte.

Der elektrische Widerstand aller reinen Metalle nimmt, wie man schon

lange weiß, mit abnehmender Temperatur erheblich ab, ihre Leitfähig, feit wächst also mit abnehmender Temperatur. Je kleiner aber der Widec- i stand eines Drahtes wird, desto stärker sind die elektrischen Ströme, die ihn unter sonst gleichen Bedingungen durchsträmen, oder auch, anders ge- feßt, desto dünner kann man die Drähte wählen. Das M unter Umständen eine erheblich praktische Bedeutung. In den Städten, in welchen durch Elektrizitätswerke die Ströme überallhin geliefert werden, muß man in die Erd« die starken Kupferkabel verlegen, welche sehr dick gewählt werden nrüssen, um die elektrische Energie ohne wesent­liche Verluste fortzuleiten. Wenn man solche Kabel nicht bei gewöhnlicher Temperatur, sondern etwa bei der Temperatur —186 Grad, wie sie durch dis flüssigALuft erzeugt wird, anwenden könnte, so hätten diese nur etwa drei Zehntel des sonstigen Widerstandes, man könnte ihren Querschnitt also auf drei Zehntel verringern, also bedeutend an Kupfer sparen. Er märe z. B. di« Möglichkeit, solche viel dünnere Kabel in Röhren zu (egen durch die dauernd flüssige Luft strömt, und es wäre einfach eine Frage der Kalkulation, ob man bei einer solchen Anordnung nicht billiger davonkommt, als wenn man das große Kupfergewicht der dicken Kabel unverzinslich liegen lassen muß. Die Rechnung würde jedenfalls zu­ungunsten dieser Idee ausfallen, wenigstens bei den jetzigen Preisverhölt- Nissen; aber in der Technik kann auch eine Idee einmal praktisch werden, di« lange Zeit unrealisierbar war.

Als mm Kamerlingh Onnes solche Drähte in Bäder von flüssigem Helium brachte, beobachtete er eine neue, unerwartete Erscheinung. Bei gewissen niedrigen Temperaturen hörte auf einmal der Draht auf, über einen meßbaren Widerstand zu zeigen; das Metall wurde auf einmal wie er es nannte, supraleitend. Diese Ueberleitfähigkeit zeigte sich nicht bet allen Metallen, sondern bisher nur bei den fünf Stoffen Blei, Quecksilber, Zinn, Indium und Thalium, ein Resultat, welches auch von der Physi, kalisch-tschnischen Reichsanstalt bestätigt wurde. Auch ist die (immer sehr i tiefe) Temperatur, bei der dieser Zustand eintritt, nicht für alle dich ; Metalle ^dieselbe, sondern sie liegt bei ihnen zwischen den Grenzen minus 266 und 270,7 Grad. Bei einer bestimmten tiefen Temperatur um einige Hundertstel Grad hat z. B. das Zinn noch einen gut meßbaren Widerst mch, aber wenn man mit der Temperatur um einige Hundertstel Grad her» untergeht, wird der Widerstand unmeßlich klein, verschwindet er voll­kommen. Die Temperatur, bei der Vas eintritt, ist allerdings etwas von äußeren Umständen abhängig. Da der elektrffche Widerstand nach unsere« allgemeinen Anschauungen von den Bewegungen freier Elektronen, die sich wie Gasteilchen verhalten, in dem Draht abhängt, so sieht die Er­scheinung so aus, als ob das Elektronengas in den einzelnen Metallen eben bei diesen Temperaturen fest würde, so daß also ein mehr oder minder starrer Zusammenhang zwischen den Elektronen ein tritt. Die Er- scheinung wird seit mehr als zehn Jahren untersucht — bei der Schwierig­keit der "Versuche tmb der Notwendigkeit, mit ganz reinen Metallen M arbeiten, bedeuten zehn Jahre nicht viel —, ohne daß man bisher Jit einer wirklichen Aufklärung dieser Erscheinung gekommen wäre.

Aber eine äußerst interessante praktische Folgerung wurde von KamerkingH Onnes aus diesen Erscheinungen gezogen. Wenn man in einem geschlossenen Drahtkreis, z. D. einem Drahtring, durch Ma» Hern oder Entfernen eines Magnetstahes einen momentanen Strv'.n- stoß erzeugt, so hört dieser Strom in äußerst kurzer Zeit M fließe« auf, weil durch den Widerstand des Drahtes die Energie des Stromes gleich in Wörme verwandelt wird. Macht man aber diesen Versuch mit einem Metall in supraleitenden Zustand, so hat dieses ja keinen Widerstand, es wird also in ihm keine Wärme erzeugt, folglich tst kein Grund $um Aufhören des Stromes vorhanden, vielmehr mufj der momentan erregte Strom immer weiter seinen Kreis durch­fließen. man erhält also einen dauernden elektrischen Strom durch einmaligen Anstoß. Eine sehr überraschende Folgerung!

3n der Tat konnte Kamerlingh Onnes in einer geschloffenen Spule aus Blei bei der Temperatur — 271,2 einen solchen dauern­den Strom erregen, der nach einmaligem Anstoß vier Tage lang floh, ein Resultat, welches allen unseren bisherigen Kenntnissen ent­gegengesetzt ist, sich aber eben durch den supraleitenden Zustand er­klärt.

Soweit unsere bisherigen Kenntnisse reichen, müssen wir an* nehmen, daß der Raum zwischen den Planeten unseres Sonnesystem- im wesentlichen frei von Materie ist. und daß in ihm die Tem­peratur des absoluten Rullpunkts herrscht. Bei den kleinen Planeten, die 5um Teil nur wenige Kilometer Durchmesser haben, ist es daher wahrscheinlich, daß auch sie, wenn auch vielleicht nicht alle, ebenfalls Temperaturen in der Röhe von — 273 Grad besitzen, daß also bet ihnen, soweit sie aus den erwähnten Metallen, z. B. Blei, bestehen, der supraleitende Zustand dauernd von selbst verkommt. Der ihnen müßten bann durch magnetische Störungen, die ja von der Sonne immer wieder ansgehen. starke elektrische Strome dauernd siießM, die keine Wärmeleitung besitzen, die aber sehr erhebliche magnetische Wirkungen ausüben müßten. Ob das wirklich der Fall ist — es ge­hören ja eine Reihe von Bedingungen dazu —, läßt sich bisher nicht sagen. ,

In bezug auf die Luftschicht, die die Erde bedeckt, hat man an» den besprochenen Erfahrungen die Folgerung ziehen müssen, baß tn sehr hohen Regionen, wo die Temperatur unter — 220 Grad gesunken ist, der Stickstoff nicht mehr gasförmig sein kann, sondern fest fern muß, als Stickstoffeis oder -schnee, so daß also unsere Erde von --em Weltenraum durch ebne solche feste Stickstoffhülle vermutlich ihre Er­klärung. Man kann daraus sehen, tobe wenig man in bet Natur­wissenschaft vvrwegnehmen darf, wie wenig es möglich ist, aus Er­fahrungen, die man unter gewissen Bedingungen gemacht hat, Schluss« zu ziehen auf weit abweichende Bedingungen, wie vielmehr rm«war- tete neue Grfcheinunngen überall auftreten, wenn man VerHaltnW betrachtet, die weit von unseren normalen Druck- und Temperaiu^ grenzen abtoeichen. Und dies gilt namentlich für solche, die an der Grenze der Temperatur Liegen.

Verantwortlich i.D.:vr. Fr. W. Lange.—Druck und Verlag: BrLhl'scheUniversitätL-Buch- und ©tein6'rüdetei.St.2 aix ä e, $ i e6«h-