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A. RUBINOWICZ: Quantentheorie des Atoms, Johann Ambrosius Barth, Leipzig, 1959. 486 Seiten. (Kwantowa TeorŸ Atom, Par~stwowe Wydaw- n i c t w o N a u k o w e , W a r s z a w a . )

Vor kurzem ersehien im Verlage J o h a n n Ambrosius Bar th , Leipzig, das ins Deutsche ª Leh rbueh des bekann ten pol- nisehen Gelehr ten A. RUmNOWlCZ: Quanten- theorie des Atoms. Das Bueh umfass t 30 Druckbogen, wovon e twa 9 die Methoden der /ilteren Quantentheor ie , £ einen mathe- mat i schen Anhang und cine ausgiebige Auf- gabensammlung en tha l ten . Die verbleiben- den 15 Bogen (die tI~ilfte des Buches) sind der modernen Quanten theor ie gewidmet. Es wiire unzutreffend, r o n einer Unpropor t iona- lit/it zugunsten der ~ilteren Quantentheor ie zu sprechen. Es war die wohlerwogene Ab- sicht des Verfassers, n icht etwa cine axio- mat isch s t raf f gefasste Beschreibung des Atoms auf Grund der SCHR6DINGERschen Quanten theor ie zu geben, sondern dem Leser alle jene Momente vor Augen zu f ª die geeignet sind zu zeigen, ~~wie reich an drama- t ischer Spannung die Entwicklungsgeschichte der Quanten theor ie gewesen ist~r Es liegt sicherlich ein besonderer Reiz darin zu sehen, wie hoch ein n a m h a f t e r Forscher jene In tu i - tion, die zur Begr ª und zum Ausbau der Quanten theor ie f ª auch heute noch bewertet .

Die Methode des Buches bes teh t keines- wegs in einem chronologischen Aneinander- reihen der Ergebnisse, es soll v ie lmehr ein schrit tweise for tsehrei teudes theoret isches Verst/iudnis gewahr t werden. Der En tdeckung der Energ iequan ten PLANCKS folgt als zweite Erkenntn i ss tu fe die Begriffsbildung der Wir- kungsquanten , die die Pforte des weitgespann- ten Anwendungsgebietes der Quanten theor ie er6ffnet. Die L ich tquan tenhypo these EIN- STEINS wird nicht nur aro photoelektr ischen Effekt. sondern sofort auch aro r ie l spiiter en tdeck ten Compton-Effekt besprochen. Nachdem der Verfasser die S t ruk tu r des Atoms durch die klassisch behandel te RUTHER- FORDsehe St reuung dargelegt hat , wi rd- - uni den engem Zusammenhang mi t dem Experi- ment zu wahreu -- die Theorie der Einzel- s t reuung in Angriff genommen. Es ergibt sich demnach schon in diesem vorberei ten- den Abschn i t t der Begriff des Wirkungs- querschnit tes , der Kernladungszahl und des Kernradius . Als Kennzeiehen des Buches

gilt, dass es auch das Vorwegnehmen solcher Begriffe vcrmeidet , die aus der Exper imenta l - physik als b e k a n n t vorausgesetzt werden dª

Die BonRschen stat ion/iren Quantenzu- st/inde und die Frequenzbedingung, durch das RITzsche Kombina t ionspr inz ip best¡ dienen n ieht nur zur Able i tung der Emissions- frequenzen, sondcrn werden auch gleich zur Erkl/ irung der Fluoreszenzstrahlung und der STOKESsehen Regel herangezogen. Ebenso wird die Resonanzs t rahlung, der metas tabi le Zus tand und die endliche Lebensdauer der angeregten Zust/ inde schon in den Anfangs- besprechungen theoret isch gedeutet. F ª das Ged/ichtnis des Vor t ragenden bedeute t es eine erwª Erle ichterung, alle experi- mentel len Ergebnisse, dic durch cin theore- tisches Prinzip einheit l ich erkl/irt werden k6nnen, gesammel t vorzufinden.

Eine gewisse W/irme fª die ad hoc Prob- leme der ~lteren Quanteutheor ie ist un~er- kennbar . Probleme, die heute keine mehr sind, werden auf Kosten der 0konomie aus- f ª behande]t . Wª dieser Methode kein ausgesprochener didakt ischer Zweck zu- grunde liegen, so w/ire der Vorwurf der Weit- ]/iufigkeit aufzuwerfen. Es ist jedoeh cine wohlbekann te Tatsaehe, dass die Kenn tn i s der /ilteren Quanten theor ie einen grunds/itz- l iehen Mangel der neueren Theorie, n/imlieh den der Unansehaul iehkei t , in hohem Masse beseitigt. Das h e k a n n t e Buch P. JOnDANS ))Anschauliche Quantentheorie~< ha t dieselbe Zielsetzung. Als Vorzug des vor]iegcnden Buches muss die ausfiihrliche mathemat i sche Behandhmg des Stoffes be t r ach te t werden, die die scharfe Souderung der A lmahmen und Folgerungen erlaubt .

Besonders he rvorzuheben ist die detail- l ierte Darstel lung und Anweudung des BOt~R- schen Korrespondenzprinzipes, des ~~Zauber- stabes~~ der Bormseiten Quantentheorie . Die Auswahlregeln, die mit seiner Hilfe fiir elektrische Dipol- und Quadrupols t rah lung sowie f ª magnet ische Dipols t rahlung abge- leitet werden k6nnen, sind ausfiihrlich durch- gesproehen, mi t allen jenen Einzelhei ten, die in die allgemeine Theorie n icht einbezogen sind und als Ausnahmen erscheinen.

106 BUCHBESPRECHUNGEN

Es ist natª dass in einer Quanten- theorie des Atoms die Atomspektren eine zentrale Stelle einnehmen mª Es wer- den daher alh Erfahrungen und Begriffs- bildungen, die in den Kreis der Atomspektren gehSren, wie z. B. empirische und effektive Quantenzahl, Leuchtelektron und Atom- rumpf, Aussen- und Tauchbahnen etc. dem Leser vor Augen gefª Mit Beschr~inkung auf ein kugelsymmetrisehes Potentialfeid werden die allgemeinen Eigensehaften der Folgen von Spektraltermen besprochen. Die Komplexstruktur der Spektralterme gibt An- lass zur Einfª des Spins und dient zur Erkl/irung der Multiplettspektren. Auch der Hyperfeinstruktur der einzelnen Multiplett- linien, veranlasst durch den Kernspin, wird Er- wiihnung getan und die Natur der • zwischen zwei solchen Termen festgelegt. Es folgt dann noch die Behand!ung des nor- malen ZEEMAN-Effektes und endlich des PAuLIsehen Prinzipes. Ira Zusammenhange mit diesem wird die eingehende Besprechung des periodischen Systems ermfiglicht. Der Vollstiindigkeitsforderung bezª der Spek- tren wird durch d[e Beschreibung der R6nt- gen- und Bandenspektren Genª geleistet.

Es ist sicherlich eine sehSne Leistung des Autors, ein ungeheueres Tatsachenmate- rial, theoretisch rubriziert, in den Ideenkreis des Lernenden eingefª zu haben. Die Auf- gaben sind durchaus instruktiv. Einige be- handeln Probleme, z. B. den STARKeffekt, �91 sonst ira Haupttexte Platz finden. Die An- leitungen sind jedoch vollkommen aus- reiehend, um den Erfolg der selbstiindigen Li~sung zu gewiihrleisten.

Als Schlª zur neuen Quantentheorie w/ihlt der Verfasser den Begriff der Materie- wellen, so wie er durch De B~OCLIE gebildet wurde. • die Geeignetheit dieses Vor- gehens kann man verschiedener Ansicht sein. Wohl gelangt man auf diesem Wege aro raschesten zur SCrtR~JDINCERschen Gleichung, ist dann aber genStigt einzugestehen, dass das tp dieser Gleichung keine unmittelbare physikalisehe Bedeutung besitzt und muss -- die Ableitung v e r l e u g n e n d - zur BoR~- schen statistischen Auffassung hinª sehwenken. Es erscheint konsequenter, den Begriff des zugeordneten HEI$ENBER6sehen

Operators an die Spitze zu stellen und die fª kanonisch konjugierten GrSssen gª Vertauschungsrelationen zu postulieren. Aus diesen folgt die SCIIR~DINGERsche Darstellung

h £ q = ~-~~qq die man durch die Gleichung

H = -- i Oq- erweitern kann, wenn man die

kanonisch konjugierten GrSssen gem~ss der Grenzformel der Variationsrechnung defi, iiert. Aus dem Umstand, dass H einerseits gleieh

~/(~ q, 0, andererseits gleieh fti OtO 1st,"

folgt dann sofort dieScHR6DING~RseheWellen- gleichung. Durch diesen Vorgang wird sowohl die SCHRSVINGERsche Ableitung -- die nach des Verfassers Bemerkung heute nur mehr historisches Interesse besitzt -- vermieden, wie auch jene wenig sympathisehen Versuehe, die SCHR~JDINGEBsehe Gleiehung durch Plau- sibilit~itsbetrachtungen herzuleiten. Das Vor- anste | | en der Vertausehungsre|ationen hat auch den u dass sich die Impulsdar- stellung automatisch neben die Lagedar- stellung stellt.

Die weiteren Ausfª eines Lehr- buches der Quantentheorie sind nach der Einfª des Zuordnungssatzes von Ope- ratoren ziemlich genau vorgeschrieben. Wil| man die mathematischen Kenntnisse des Lernenden nicht ª so ist man genStigt, ErSrterungen bezª der Eigen- wertprob|eme und der Darste||ungen von Operatoren einzuschieben. Der Verfasser be- handelt diese mathematisehen Probleme aus- fª und in leicht verst/indlicher Weise. Als wichtigste Beispiele wurden ausgew~ihlt der lineare harmonische Oszillator, das Bahn- impulsmoment, der Rotator und natª das Einelektronenatom. Das Eigenwertpro- blem des allgemeinen Impulsmomentes, das auch den Spin urnfasst, wurde nicht aufge- nommen.

Ira folgenden Kapitel wird die BoRNsche Interpretation der neueren Quantentheorie besproehen. Der ]~INSTEINsche Standpunkt, dass es unzul/inglieh sei, das Naturgeschehen in statistiseher Fassung wiederzugeben, bleibt unberª Als Ausgangspunkt der Inter- pretation dient die entscheidende Feststel- lung, dass jede Messung eine gewisse StSrung im System hervorruft. Die ttEISEr~BEIIGsche Unbestimmtheitsrelation wird ah einigen Beispielen demonstriert. Ihre strenge Ab- leitung erfolgt in zwei Aufgaben der Samm- lung. Die eine enth~lt den sch6nen SCHRODIN- GERschen Satz der Unbestimmtheitsrelation fª zwei beliebige Operatoren. Es w~ire in solchen F~illen angezeigt, Namen und Arbeit des Autors anzugeben. Wahrscheinlichkeits- dichte, Wahrscheinlichkeitsstrom, Erwar- tungswert und Statistik der Messungswerte ron physikalischen Gri~ssen bilden den Gegen- stand der Untersuchungen.

Anschliessend behandelt der Verfasser die HEISENBERGsche Quantenmechanik, in der als Fundamentalgleichungen die Bewegungs- gleichung fª Operatoren und die Ver- tauschungsrelationen hervorgehoben werden. Auch die Anwendung auf den linearen Oszil- lator ist beigeschlossen.

Die St~rungsrechnung zur Behand|ung ron Eigenwertproblemen beschr~inkt sich auf

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die SCrlRi~DINGEIischen Methoden fª niehtent- artete und entartete Eigenwerte. Kurz er- wiihnt wird aueh die RITZsehe Variations- methode. Als Anwendungsgebiet dient das Heliumspektrum und das Wasserstoffmole- kª Das erstere fª zur Erkenntnis der Austausehenergien, das zweite zur Erkliirung der hom6opolaren Bindung. Sehr eingehende Behandlung erf~ihrt der Elektronenspin und das PAuLIprinzip. Auf Grund der Matrizen- darsteller der Spinkomponenten wird auf die zweikomponentige Wellenfunktion hingewie- sen und der Ausdruck des HAMXLTOr~schen Operators durch die zus/itzliche magnetische Energie ergiinzt. Das PAl3LIprinzip erscheint in seiner allgemeinen Forro als Forderung einer antisymmetrisehen Wellenfunktion der Elektronen. Nun werden rª die Para- uud Orthozust¡ des Heliumatoms und Wasserstoffmolekª unter Mitherª siehtigung des Spins einer neuerlichen Be- sprechung unterworfen, woraus auf die An- sehauuugen von LEWIS bezª der hom6o- polaren Bindung und auf den Abs/ittigungs- charakter hingewiesen wird.

Abgeschlossen wird die Quantentheorie des Partikels durch die DIaxcsche Gleichung. Die Behandlung des Stoffes erfolgt auf Grund der DiRAcsehen Matrizen. Hergeleitet werden das magnetisehe und (imaginiire) elektrisehe Moment, das gesamte Impuls- moment, die Kontinuitiitsgleichung, ja sogar die Eigenwerte des Einelektronenatoms. Ira Ansehluss ah die Feinstrukturformel erfiihrt auch die LA~Bsche Entdeckung eine kurze Bespreehung. Die LSchertheorie, der der Ver- fasser anscheinend skeptiseh gegenª beschliesst in konzentrierter Kª das Ka- pite!:

Uberraschend erseheint im Rahmen des Buches die Quantisierung des elektromagne- tischen Feldes. Wohl muss dem Autor beige- pflichtet werden, dass die Gesetze der Ab-

sorption und Emission wesentlich zur Be- sehreibung des Atoms dazugeh6ren, metho. disch jedoch geh6rt das Thema in den Ab- sehnitt der Feldtheorien. Der Verfasser w/ihlt den rdchtrelativischen Vorgang, ira )~physi- kalischen Strahlungswª die Feldstiirken in dreifache trigonometrische Reihen zu ent- wickeln, wodurch dann die Energie als Sum- me dargestellt werden kann. Die einzelnen Summanden erscheinen in der Form der HAMILTONscheu Funktion des linearen Oszil- lators, womit die Quantisierung eigentlich sehon beendet ist. Notwendigerweise folgt dann noch die Dmxcsche St6rungsrechnung fª und ihre Anwen- dung auf das Atom ira Strahlungsfelde.

Es dª kaum ein Fehlurteil sein, die Seh6nheit und den Wert des Buches in der Behandlung der BoHaschen Quantentheorie zu erblieken. Besonders hervorzuheben sind -- wie schon erw/ihnt -- die tiefgehenden Ausfª im Zusammenhange mit dem Korrespondenzprinzip. In der neueren Quan- tentheorie steht jeder Autor eines Lehr- buches typischen Sehwierigkeiten gegenª Das Anwendungsgebiet ist so vielfiihig und weitreichend, dass eine Auswaht immer nur lª sein kann. Man k6nnte z. B. wª scheu, die PAuLIsche Spintheorie auf das Einelektronenatom angewendet vorzufinden und auch die HAnTnEE-FOCKsehe Methode nicht missen zu mª W¡ w/ire auch eine strengere Zusammenfassung jener Interpretationsfragen, die gegenwiirtig in etwas zerfliessender Forro behandelt wer- dell.

Es geh6rt keine prophetische Gabe dazu vorauszusagen, dass das Bueh bald eine neue Auflage erfahren wird. Dann werdert wohl attch einige Wª in Erfª gehen.

K. F. NOVOB�93

W. K u ~ z , J . SCI-IINTLMEISTER: Tabe l l en der A t o m k e r n e , Tei l I . E i g e n -

s cha f t en der A t o m k e r n e . B a n d I . Die E l e m e n t e N e u t r o n bis Z inn , 465

Se i ten , A k a d e m i e - V e r ! a g , Ber l in , 1958. G e b u n d e n DM 105. - -

In den letzten Jahren hat sich eine be- tr/ichtliehe Menge von experimentellen Daten ª die Atomkerne angehauft. Die vor- liegenden Tabellen enthalten cine kritische Zusammenfassung aller zwischen dem 1. Januar 1940 und dem 1. Januar 1958 er- schienenen Ergebnisse. Manchmal ergiinzen sich in ihnen die verschiedenen Angaben, andermal stehen sie jedoch in Widerspruch miteinander. Die Autoren haben alle zur Verfª stehenden Daten aufgenommen

uud diese hinl¡ ihrer Genauigkeit und Vernachl~issigkeit klassifiziert. Dabei wur- den vor Allem die zur Messung benutzten Methoden und Apparate berª Die sich auf die Masse der Atomkerne, auf die Hiiufigkeit der Isotope und die Umwand- lungsfaktoren beziehenden Daten wurden nieht klassifiziert.

Das Werk teilt sich in zwci Teile. Ira ersten Teil befinden sich die Angaben ª stabile und radioaktive Atomkerne, die

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Reaktionsschemen miteinbegriffen. Die einen Atomkern betreffenden Daten sind in neben- einander befindlichen S~iulen eingetragen, mit dem genauesten Wert an der ersten, obersten Stelle und mit den bezª Literaturstellen neben jedem Wert, bzw, mit einem Hinweis auf die zur Messung verwen- deten Methode. Es sind folgende Daten be- rª worden: Nukleonenzahl, Neu- tronenzahl, Neutronenª Masse des Atomkernes, H~iufigkeit des Isotopes, die Art des eventuellen radioaktiven Zerfalls, Halbwertzei t und die Energie der ausge- strahlten Teilchen. Ausserdem findet man neben jedem Kern die Kernreaktion bzw. den radioaktiven Zerfall mitangegeben, nach

dem der betreffende Kern zustandekommen kann und abschliessend aueh die Umwand- lungsfaktoren. Bei den radioakt iven Kernen werden weiterhin die Zerfallsschemen ange- geben samt allen bekannten Daten wie Energie, Umwandlungsfaktor, Winkelvertei- lung sowie die Multipolaritiit, Spin und Pariti i t der angeregten Niveaus. Natª sind diese Daten noch weitaus nicht bei jedem Schema bekannt.

Im zweiten Teil sind die Wirkungsquer- schnitte, Anregungsfunktionen, Schwellen- werte, Winkelverteilungen, u. s. w. der Kernreaktionen gesammelt worden. Daran reihen sieh auch hier m6glichst komplet te Literaturverzeichnisse an.

D � 9 3 K 1 S D I

A kiad•233 fe•el az Akad› K~ad£ ~gazgat£ Mª felel,3~: Farkas S•

A k› nyomd• › 1959. X. 21 - - Terjedelem: 9,25 (A/5) i r , 2~ •

1960.50196 - - Akad› Nyomda, Budapest -- Fetel6s vezet6: Bern• GySrgy