Hans Geiger

Hans Geiger (1882-1945) vond de Geigerteller uit.Hans Geiger was een Duits kernfysicus die vooral bekend was door zijn uitvinding van de Geigerteller, een apparaat dat gebruikt wordt voor het tellen van atomaire deeltjes, en voor zijn baanbrekende werk in de kernfysica met Ernest Rutherford.Johannes Wilhelm Geiger werd op 30 September 1882 geboren in Neustadt ander-Haardt (nu Neustadt ander-Weinstrasse) in Rijnland-Palts. Zijn vader, Wilhelm Ludwig Geiger, was van 1891 tot 1920 hoogleraar filologie aan de Universiteit van Erlangen. Geiger was de oudste van vijf kinderen, Twee jongens en drie meisjes, en werd aanvankelijk opgeleid aan het Erlangen Gymnasium, waar hij in 1901 afstudeerde. Na zijn militaire dienstplicht studeerde hij natuurkunde aan de Universiteit van München en aan de Universiteit van Erlangen, waar hij professor Eilhard Wiedemann was. In 1906 promoveerde hij aan deze laatste instelling op zijn proefschrift over elektrische ontladingen door gassen.In datzelfde jaar verhuisde Geiger naar de Manchester University in Engeland om zich aan te sluiten bij zijn gewaardeerde natuurkunde-afdeling. In eerste instantie was hij een assistent van het hoofd, Arthur Schuster, een expert op het gebied van gasionisatie. Toen Schuster in 1907 vertrok, zette Geiger zijn onderzoek voort met de opvolger van Schuster, Ernest Rutherford, en de jonge natuurkundige Ernest Marsden. Rutherford zou een grote invloed hebben op de jonge Geiger, waardoor zijn interesse in de kernfysica ontstond. Hun relatie, die begon als partners op een aantal van Geigers belangrijkste experimenten, was Levenslang en is gedocumenteerd in een reeks brieven tussen hen.Naast het toezicht op de onderzoekers die in het laboratorium werken, begon Geiger aan een reeks experimenten met Rutherford op radioactieve emissies, gebaseerd op Rutherford ‘ s detectie van de emissie van alfadeeltjes uit radioactieve stoffen. Samen begonnen ze onderzoek te doen naar deze alfadeeltjes, waarbij ze onder andere ontdekten dat twee alfadeeltjes leken vrij te komen bij het uiteenvallen van uranium. Omdat alfadeeltjes door dunne vaste wanden kunnen dringen, veronderstelden Rutherford en Geiger dat ze dwars door atomen konden bewegen. Geiger ontwierp theapparatus die ze gebruikten om stromen van alfa-deeltjes door goudfolie en op een scherm te schieten waar ze werden waargenomen als sprankelingen, of kleine flitsen van licht.

het handmatig tellen van duizenden scintillaties per minuut was een moeizame taak. Geiger was naar verluidt een soort workaholic, die lange uren inzette om de lichtflitsen op te nemen. David Wilson noteerde in Rutherford: Eenvoudige Genie dat in een 1908 brief aan zijn vriend Henry A. Bumstead, Rutherford merkte, ” Geiger is een goodman en werk als een slaaf … is een demon op het werk en kon tellen met tussenpozen voor een hele nacht zonder verstoring van zijn gelijkmoedigheid. Ik verdomd krachtig na twee minuten en trok me terug uit het conflict.”Geiger werd uitgedaagd door de lukraakheid van hun methodologie om een meer precieze techniek uit te vinden. Zijn oplossing was een primitieve versie van de” Geigerteller”, de machine waarmee zijn naam het vaakst wordt geassocieerd. Dit prototype was in wezen een zeer gevoelig elektrisch apparaat ontworpen om alfa-deeltjesuitstoot te tellen.Geiger ‘ s Eenvoudige maar ingenieuze meetapparaat stelde hem en Rutherford in staat om te onderscheiden dat alfa-deeltjes in feite dubbel geladen kerndeeltjes zijn, identiek aan de kern van heliumatomen die met hoge snelheid reizen. Het paar vestigde ook de basiseenheid van elektrische lading wanneer het betrokken is bij elektrische activiteit, die gelijk is aan die door één enkel waterstofatoom wordt gedragen. Deze resultaten werden gepubliceerd in twee gezamenlijke artikelen in 1908 getiteld “An Electrical Method of Counting the Number of Alpha Particles” en ” The Charge and Nature of the Alpha Particle.”

bij het bombarderen van het goud met de alfadeeltjes merkten Geiger en Rutherford op dat het grootste deel van de deeltjes er dwars doorheen ging. Echter, ze onverwacht gevonden dat een paar van de deeltjes werden afgebogen of verspreid bij contact met de atomen in het goud, wat aangeeft dat ze in contact waren gekomen met een zeer krachtig elektrisch veld. Rutherford ’s beschrijving van het evenement zoals opgenomen door Wilson onthulde het belang ervan:” het was alsof je een vijftien-inch shell had afgevuurd op een stuk zijdepapier en het had stuiterde terug en sloeg je. Deze observaties werden gezamenlijk gepubliceerd door Geiger en Marsden in een artikel getiteld “On A Diffuse Reflection of the Alpha-Particles” voor de Proceedings of the Royal Society in juni 1909.Dertig jaar later herinnerde Geiger zich: “in het begin konden we dit helemaal niet begrijpen,” merkte Wilson op. Geiger bleef het verstrooiingseffect bestuderen en publiceerde er nog twee artikelen over dat jaar. De eerste, met Rutherford, was getiteld “The Probability Variations in the Distribution of Alpha-Particles. De tweede, verwijzend naar zijn werk met Marsden, behandelde de verstrooiing van alfa-deeltjes door materie.”Geiger’ s werk met Rutherford en Marsden uiteindelijk geïnspireerd Rutherford in 1910 om te concluderen dat de atomen bevatten een positief geladen kern of kern die de alfa-deeltjes afstoten. Wilson merkte op Geiger ’s herinnering dat” op een dag Rutherford, uiteraard in de beste van de geesten, kwam in mijn en vertelde me dat hij nu wist hoe het atoom eruit zag en hoe de grote afbuigingen van de alfa-deeltjes te verklaren. Op dezelfde dag begon ik een experiment om de door Rutherford verwachte relatie tussen het aantal verstrooide deeltjes en de hoek van verstrooiing te testen.”

Geigers resultaten waren accuraat genoeg om Rutherford ervan te overtuigen om zijn ontdekking in 1910 openbaar te maken. Toch zetten Geiger en Marsden hun experimenten voort om de theorie nog een jaar te testen, en voltooiden ze in juni 1912. Hun resultaten werden gepubliceerd in het Duits in Wenen in 1912 en in het Engels in het Philosophical Magazine in april 1913. Wilson merkte op dat Dr. T. J. Trenn, een moderne natuurkundige, Geiger ’s en Marsden’ s werk van deze periode karakteriseerde: “het was niet de Geiger-Marsden verstrooiing bewijs, als zodanig, die enorme ondersteuning bood voor Rutherford’ s model van het atoom. Het was eerder de constellatie van bewijs beschikbaar geleidelijk vanaf de lente van 1913 en dit, op zijn beurt, in combinatie met een groeiende overtuiging, de neiging om de betekenis of extrinsieke waarde toegewezen aan de Geiger-Marsden resultaten te verhogen dan wat ze intrinsiek bezat in juli 1912.In 1912 gaf Geiger zijn naam aan de Geiger-Nuttalwet, die stelt dat radioactieve atomen met korte halfwaardetijden alfadeeltjes met hoge snelheid uitzenden. In 1928 maakte een nieuwe theorie van George Gamow en andere natuurkundigen het overbodig. In 1912 keerde Geiger terug naar Duitsland om directeur te worden van het nieuwe laboratorium voor radioactiviteit aan de Physikalisch-Technische Reichsanstalt in Berlijn, waar hij een instrument uitvond voor het meten van niet alleen alfa-deeltjes, maar ook bèta-stralen en andere soorten straling.Het volgende jaar werd Geiger ‘ s onderzoek uitgebreid met de komst van James Chadwick en Walter Bothe, twee vooraanstaande kernfysici. Met deze laatste richtte Geiger een lange en vruchtbare beroepsvereniging op, die verschillende aspecten van radioactieve deeltjes samen onderzocht. Hun werk werd echter onderbroken door het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog. Geiger vocht als artillerieofficier tegenover veel van zijn oude collega ‘ s uit Manchester, waaronder Marsden en H. G. J. Moseley van 1914 tot 1918. De jaren doorgebracht hurken in loopgraven aan de frontlinies links Geiger met pijnlijke reuma. Na de oorlog hervatte Geiger zijn post bij de Reichsanstalt, waar hij zijn werk bij Bothe voortzette. In 1920 trouwde Geiger met Elisabeth Heffter, met wie hij drie zonen kreeg.Geiger verhuisde in 1925 van de Reichsanstalt om hoogleraar natuurkunde te worden aan de Universiteit van Kiel. Zijn verantwoordelijkheden omvatten het onderwijzen van studenten en het begeleiden van een omvangrijk onderzoeksteam. Hij vond ook tijd om, samen met Walther Mueller, het instrument te ontwikkelen waarmee zijn naam het vaakst wordt geassocieerd: De Geiger-Mueller teller, meestal aangeduid als de Geigerteller. Elektrisch detecteren en tellen van alfadeeltjes, kan de teller een snelheidsdeeltje lokaliseren binnen ongeveer een centimeter in de ruimte en binnen een honderd miljoenste seconde in de tijd. Het bestaat uit een kleine metalen container met een elektrisch geïsoleerde draad in het hart waarop een potentiaal van ongeveer 1000 volt wordt toegepast. In 1925 gebruikte Geiger zijn teller om het Compton-effect te bevestigen, dat wil zeggen de verstrooiing van röntgenstralen, die het bestaan van lichtkwantum of energiepakketten vestigden.Geiger verliet Kiel in oktober 1929 voor de Universiteit van Tubingen en werd hoogleraar natuurkunde en directeur onderzoek aan het natuurkundig instituut. Geiger werd geïnstalleerd op het Instituut en werkte onvermoeibaar om de snelheid en gevoeligheid van de geigerteller te verhogen. Als gevolg van zijn inspanningen, was hij in staat om gelijktijdige uitbarstingen van straling genaamd kosmische straal Douches te ontdekken, en concentreerde zich op hun studie voor de rest van zijn carrière.Geiger keerde in 1936 terug naar Berlijn nadat hij de leerstoel natuurkunde aan de Technische Hochschule werd aangeboden. Zijn opwaardering van de teller en zijn werk aan kosmische stralen ging verder. Hij was ook bezig met het leiden van een team van nucleaire fysici onderzoek naar kunstmatige radioactiviteit en de bijproducten van kernsplijting (de splitsing van de kern van het atoom). Ook in 1936 nam Geiger de redactie over van het tijdschrift Zeitschrift fur Physik, een post die hij tot zijn dood behield. Het was in deze tijd dat Geiger ook een zeldzame excursie in de politiek, ingegeven door de opkomst van de macht in Duitsland van Adolf Hitler ‘ s Nationaal Socialistische Partij. De nazi ‘ s probeerden de fysica te benutten om hun doel te bereiken en de wetenschappers van het land te betrekken bij werk dat het Derde Rijk ten goede zou komen. Geiger en vele andere prominente natuurkundigen waren geschokt door het spook van politieke inmenging in hun werk door de nazi ‘ s. Samen met Werner Karl Heisenberg en Max Wien schreef Geiger een position paper waarin de standpunten van de meeste natuurkundigen werden weergegeven, zowel theoretisch, experimenteel als technisch. Omdat deze mannen politiek conservatief waren, werd hun beslissing om zich tegen de nationaalsocialisten te verzetten serieus genomen, en vijfenzeventig van Duitslands meest opmerkelijke natuurkundigen gaven hun naam aan het Heisenberg-Wien-Geiger Memorandum. Het werd eind 1936 gepresenteerd aan het Reichsministerie van Onderwijs.

het document betreurde de toestand van de natuurkunde in Duitsland en beweerde dat er te weinig opkomende natuurkundigen waren en dat studenten zich van het onderwerp afschuwden vanwege aanvallen op de theoretische fysica in de kranten door Nationaal-Socialisten. Theoretische en experimentele fysica ging hand in hand, het ging verder, en aanvallen op beide takken moeten stoppen. Het Memorandum leek een einde te maken aan aanvallen op de theoretische fysica, althans op korte termijn. Het illustreerde ook hoe serieus Geiger en zijn medewerkers namen de dreiging van hun werk van de nazi ‘ s.Geiger bleef gedurende de oorlog aan de Technische Hochschule werken, hoewel hij naar het laatste deel toe steeds meer afwezig was, met reuma in bed. In 1938 kreeg Geiger de Hughes Medal van de Royal Academy of Science en de Dudell Medal van de London Physics Society. Hij was nog maar net begonnen tekenen van verbetering van zijn gezondheid te vertonen toen zijn huis in de buurt van Babelsberg in juni 1945 werd bezet. Geiger moest vluchten en zijn toevlucht zoeken in Potsdam, waar hij op 24 September 1945 overleed.Beyerchen, Alan D., Scientists under Hitler: Politics and the Physics Community in The Third Reich, Yale University Press, 1979.

Dictionary of Scientific Biography, Volume 5, Scribner, 1972, PP. 330-333.Williams, Trevor I., A Biographical Dictionary of Scientists, John Wiley & Sons, 1982, p. 211.Wilson, David, Rutherford: Simple Genius, MIT Press, 1983.”Geiger and Proportional Counters,” in Nucleonics, December 1947, PP. 69-75.”Hughes Medal Awarded to Professor Hans Geiger,” In Nature, Volume 124, 1929, p. 893.

Krebs, A. T., ” Hans Geiger: Vijftigste verjaardag van de publicatie van zijn proefschrift, 23 juli 1906, ” in Science, Volume 124, 1956, p. 166.”Memories of Rutherford in Manchester,” in Nature, volume 141, 1938, p. 244. □

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.