Die Lage vor Viktor Hess

3.4   Die Jagd auf die ionisierende Strahlung

3.4.1   Theodor Wulf und der Eiffelturm

In den folgenden Jahren erkannte man in zunehmendem Maße, dass es gerade die radioaktiven Elemente waren, über deren Wirkung auch Elster und Geitel so erstaunt waren, die besonders geeignet waren, die Atome und Moleküle der Luft ihrer Umgebung zu ionisieren. Die radioaktive Strahlung, die beim Zerfall eines instabilen Elementes entsteht, ist außerordentlich reich an Energie, die deshalb bei weitem ausreicht, um die Bindung eines Hüllenelektrons an sein Atom zu überwinden, die Elektronen freizusetzen und auf solche Weise neue Ionen in großen Mengen zu erzeugen.

Bis 1910 war es den Physikern gelungen, die radioaktiven Strahlen in drei Kategorien zu gliedern; die zweifach positiv geladenen α-Teilchen, die als vollständig ionisierte Heliumkerne identifiziert werden konnten; die β-Strahlung, die aus energiereichen Elektronen besteht; und nicht zuletzt die elektrisch neutrale elektromagnetische γ-Strahlung, die aus Photonen besteht, wie auch das Sonnenlicht oder die Röntgenstrahlung. Allerdings weist die γ-Strahlung im wesentlichen eine sehr viel kürzere Wellenlänge beziehungsweise damit verbunden eine sehr viel höhere Energie auf.

Zwei prominente Persönlichkeiten am Gebiete der Luftelektrizität und Strahlenforschung, Nachfolger von Elster und Geitel und direkte Vorarbeiter von Hess waren der Schweizer Albert Gockel und der deutsche Jesuitenpater Theodor Wulf.

Theodor Wulf war ständig bemüht, die Qualität der Messungen, wie sie Elster und Geitel durchgeführt hatten, zu verbessern, indem er die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Messgeräte zu erhöhen trachtete. Dies gelang ihm in einer Weise, dass diese modifizierten Messgeräte seinen Namen erhielten und über Jahrzehnte den Standard bildeten. Er erkannte früh die Vorteile, die daraus resultierten, die benötigten Messzeiten von ganzen Tagen auf wenige Stunden zu verkürzen, um so zum Beispiel die Abhängigkeit der Leitfähigkeit der Atmosphäre von der Tageszeit studieren zu können, ganz abgesehen vom verminderten zeitlichen Aufwand insgesamt, der dann mit einer Messung verbunden war.

Inzwischen hatte man in der Leitfähigkeit der Atmosphäre einen Schlüssel zum Verständnis der Radioaktivität der Luft erkannt. Waren Elster und Geitel noch direkt am Phänomen der atmosphärischen Leitfähigkeit selbst interessiert, so beschäftigten sich die Forscher jetzt mit den Phänomenen, die dahinter standen. Die Leitfähigkeit der Atmosphäre wurde zum Werkzeug, mit dem man der ionisierenden Strahlung ihre Geheimnisse abringen wollte.

Umso wichtiger war es, leistungsfähige Messgeräte zur Verfügung zu haben, um durch die unsicheren und von vielen Faktoren abhängigen Leitungseigenschaften der Luft hindurch der Ionisationsquelle auf den Zahn fühlen zu können. Nebenbei interessierte man sich auch noch für die Abhängigkeit der Ionisation von der Tageszeit (Sternzeit und Sonnenzeit), von der Jahreszeit, und vom Ort (geographische Breite und Seehöhe). Um diese feinen Unterschiede am Rande der Messbarkeit oder der Wahrnehmung ausloten zu können, entwickelte Theodor Wulf seine Messgeräte, welche die späteren Erfolge der Höhenstrahlungsforscher erst in greifbare Nähe rücken ließen.

Unter anderem versuchte Theodor Wulf, den Ursprung der Strahlung selbst zu finden, die für die Ionisation der Luft verantwortlich zu machen war. Gängige Meinung war, dass die radioaktiven Elemente in der Erde als Ursache zu suchen waren. Weiters wusste man, dass radioaktive Strahlung von der Luft absorbiert wird, wodurch die Intensität mit der Entfernung zu ihrer Quelle abnimmt. Theodor Wulf folgerte daraus, dass die Strahlungsintensität umso mehr abnehmen musste, je weiter er sich von der Erde, der hypothetischen Strahlungsquelle, entfernte. Mit der Intensität der Strahlung würde auch die Ionisationsrate abnehmen, und die Entladung seines Strahlenapparates langsamer vonstatten gehen.

Um sich möglichst weit von der Erdoberfläche zu entfernen, erklomm Theodor Wulf im Jahre 1910 den Eiffelturm in Paris, wo er seine Messungen anstellte. Er konnte jedoch nicht die erwartete Minderung der elektrischen Leitfähigkeit der Atmosphäre feststellen. Vielmehr war die Ionisationsrate viel höher als erwartet, was Theodor Wulf zu dem Schluss zwang, dass auch die radioaktive Strahlung noch viel höher war, als sie nach hunderten Metern abschirmender Luft hätte sein dürfen, wenn ihre Quelle die radioaktiven Elemente des Erdbodens wären.

Kritiker warfen ihm fehlerhafte Messungen vor, andere spekulierten um eine radioaktive Eigenstrahlung des Eiffelturmes, die die Messergebnisse beeinflusst oder verfälscht hätten (ein nicht unberechtigter Einwand), Theodor Wulf hingegen stellte die kühne Hypothese auf, dass die Annahme, die Erde sei Ursprung der Radioaktivität, falsch und widerlegt sei. Vielmehr sei es der Kosmos, aus dem eine außerirdische Strahlung stetig auf die Atmosphäre hereinfalle. Es brauchte scheinbar einen Priester, um die kühne Idee aufzustellen, dass der Himmel die Quelle der befragten Strahlung war. Um seine Theorie zu bestätigen, forderte Wulf seine Physikerkollegen auf, mit Drachen und Ballonen Messungen in noch größeren Höhen durchzuführen. Ihn selbst trieb die Abenteuerlust nicht mehr so weit. Hätte er den Gefahren und den Unannehmlichkeiten nächtlicher Ballonfahrten bei Frost und Nebel getrotzt, so wäre eventuell die Ehre sein gewesen, den Nobelpreis für die Entdeckung der Kosmischen Strahlung vom Schwedischen König entgegenzunehmen. So blieb es an einem anderen, jüngeren, die Strapazen zu dulden und die Ehrungen entgegenzunehmen, nämlich an Viktor Franz Hess, dem kühnen Ballonfahrer vom Radiuminstitut in Wien. [5,6,7,8]