Frederick Soddy: Der Mann, der das Isotop benannte

Im Jahr 1913 löste ein Dozent aus Glasgow ein Problem, das das Periodensystem stillschweigend erschüttert hatte. Chemiker fanden ständig Substanzen, die sich in jeder Reaktion identisch verhielten, aber unterschiedliche Massen aufwiesen – was unmöglich war, wenn ein Element eine Einheit bildete. Frederick Soddy schlug vor, dass ein einziges Element einen Platz in der Tabelle mit verschiedenen Atomgewichten einnehmen könnte, und entlehnte ein Wort von einer Freundin der Familie, der Ärztin Margaret Todd, um sie zu beschreiben: Isotope, aus dem Griechischen für „am gleichen Ort“. Der Name blieb haften, das Nobelpreiskomitee wurde acht Jahre später darauf aufmerksam, und Soddy verbrachte den Rest seines Lebens damit, die Welt davon zu überzeugen, dass Geld das dringendere Problem sei.

Eine Kindheit in Eastbourne und ein herausragender Abschluss in Oxford

Soddy wurde am 2. September 1877 in der Bolton Road 6 in Eastbourne als Sohn von Benjamin Soddy, einem Getreidehändler, und Hannah Green geboren. Er besuchte das Eastbourne College und dann das University College of Wales in Aberystwyth, bevor er 1895 ein Stipendium für das Merton College in Oxford erhielt. Er erlangte 1898 einen erstklassigen Abschluss in Chemie und blieb zwei weitere Jahre als Forscher in Oxford. Es war ein konventioneller Start für einen viktorianischen Chemiker, und nichts deutete darauf hin, dass sein nächster Termin ihn ins Zentrum der verwirrendsten Entdeckung in der Geschichte der Materie führen würde.

Montreal: Beobachtung von Atomen beim Umdenken

Im Jahr 1900 überquerte Soddy den Atlantik, um eine Demonstratorenstelle für Chemie an der McGill University in Montreal anzutreten. Dort lernte er einen jungen neuseeländischen Physiker namens Ernest Rutherford kennen, und zwischen 1900 und 1903 stellten die beiden etwas fest, das für ihre Zeitgenossen eher nach Alchemie als nach Chemie klang: Radioaktivität ist die Transmutation von Elementen. Ein Atom eines Elements verwandelte sich spontan in ein Atom eines anderen und stieß dabei Alpha-, Beta- oder Gammastrahlung aus.

Die Behauptung war zutiefst subversiv. Das gesamte Gebäude der Chemie des 19. Jahrhunderts beruhte auf dem Atom als unteilbare, permanente Einheit – ein Element blieb für immer ein Element. Die Arbeiten von Soddy und Rutherford kamen zu dem Schluss, dass Radioaktivität mit einem atomaren Zerfall und der Bildung neuer Materiearten verbunden war. Soddy vertiefte diesen Punkt 1903 in London, wo er mit Sir William Ramsay am University College arbeitete und durch sorgfältige spektroskopische Analysen zeigte, dass zerfallendes Radium Heliumgas erzeugt. Hier war das transmutierte Produkt, in einem Rohr gefangen und durch sein Spektrum identifiziert.

Glasgow und das Verschiebungsgesetz

Soddy verbrachte ein Jahrzehnt von 1904 bis 1914 als Dozent für physikalische Chemie und Radioaktivität an der Universität Glasgow, und dort reifte seine beste Arbeit. Zusammen mit seiner Forschungsassistentin Ada Hitchins zeigte er, dass Uran zu Radium zerfällt, und schloss damit eine Lücke in den großen Zerfallsreihen, die damals zusammengesetzt wurden.

1913 kamen die beiden Ideen, die seinen Ruf begründeten. Die erste war das radioaktive Verschiebungsgesetz: Wenn ein Atom ein Alpha-Teilchen emittiert, rückt es im Periodensystem um zwei Plätze nach unten, und wenn es ein Beta-Teilchen emittiert, um einen Platz nach oben. Kazimierz Fajans kam fast zur gleichen Zeit unabhängig zu derselben Regel, und sie ist heute als Fajans-Soddy-Verschiebungsgesetz bekannt. Einfach ausgedrückt verwandelte es das Periodensystem in eine Karte mit Wegbeschreibungen.

Die zweite Idee war das Isotop. Physiker hatten radioaktive Arten angesammelt, die chemisch nicht voneinander getrennt werden konnten, aber unterschiedliche Atomgewichte hatten. Soddys Erkenntnis war, dass es sich nicht um verschiedene Elemente handelte, die sich einen Platz teilten, sondern um verschiedene Formen desselben Elements – gleiche chemische Identität, unterschiedliche Masse. J. J. Thomson zeigte bald, dass auch gewöhnliche Elemente Isotope haben, was eine Kuriosität der Radiumlabore zu einer Tatsache für alle Materie machte. Atomgewichte, die hartnäckig nicht ganzzahlig erschienen, ergaben plötzlich als Durchschnittswerte von Isotopengemischen einen Sinn.

Soddy übernahm 1914 den Lehrstuhl für Chemie in Aberdeen und leistete während des Konflikts kriegsbezogene Forschung. 1918 kündigte er zusammen mit John Arnold Cranston ein Isotop von Protactinium an, kurz nach Lise Meitner und Otto Hahn. Er wurde 1910 zum Fellow der Royal Society gewählt und erhielt 1921 den Nobelpreis für Chemie für seine Beiträge zur Chemie radioaktiver Substanzen und seine Untersuchungen zum Ursprung und zur Natur der Isotope.

Die Hinwendung zum Geld

Von 1919 bis Mitte der 1930er Jahre hielt Soddy den ersten Dr.-Lee-Lehrstuhl für Chemie in Oxford inne und reorganisierte die Labore und den Lehrplan. Doch sein Augenmerk hatte sich verlagert. Zwischen 1921 und 1934 schrieb er vier Bücher, in denen er eine radikale Umstrukturierung der globalen Währungsbeziehungen forderte: Cartesian Economics (1921), Wealth, Virtual Wealth and Debt (1926), Money versus Man (1931) und The Role of Money (1934).

Sein Argument stammte aus der Thermodynamik. Finanzschulden, so wies er darauf hin, wachsen bei Zinseszins exponentiell, während die Realwirtschaft auf erschöpfbaren Vorräten fossiler Brennstoffe läuft. Die beiden Kurven können nicht auf unbestimmte Zeit in Einklang gebracht werden. Er griff das Teilreserve-Bankwesen an und schlug vor, den Goldstandard aufzugeben, Wechselkurse freizugeben, föderale Überschüsse und Defizite als Instrumente der makroökonomischen Politik zu nutzen und Ämter für Wirtschaftsstatistik einzurichten. Die meisten Punkte dieser Liste sind heute gängige Praxis; seine Kritik am Teilreserve-Bankwesen nicht. Ökologische Ökonomen haben ihn seitdem als Vordenker beansprucht, und das New Palgrave Dictionary of Economics führt ihn unter „Reformer“.

Die monetäre Arbeit trägt einen echten Makel. In Wealth, Virtual Wealth and Debt zitierte Soddy die gefälschten Protokolle der Weisen von Zion als Beweis dafür, wie weit verbreitet der Glaube an eine Finanzverschwörung war. Die meisten Biographen bestreiten den Antisemitismus-Vorwurf und verweisen auf seine jüdischen Freunde und Studenten sowie deren positive Erinnerungen, aber das Zitat steht auf der Seite.

Der präzise Kuss

Es gab eine letzte, seltsamere Blüte. 1936 entdeckte Soddy unabhängig den Descartes-Satz über sich gegenseitig berührende Kreise wieder und veröffentlichte ihn in Nature nicht als Gleichung, sondern als Gedicht, „The Kiss Precise“. Die darin beschriebenen Kreise werden manchmal als Soddy-Kreise bezeichnet – eine Erinnerung daran, dass er sich eher als einen Geist mit weitem Horizont denn als Spezialisten betrachtete.

Warum Frederick als Genie bezeichnet wird

Soddys Anspruch beruht auf einer spezifischen und ungewöhnlichen kognitiven Gewohnheit: Er war bereit, eine Schlussfolgerung zu akzeptieren, die der grundlegenden Annahme seiner eigenen Disziplin widersprach, und diese dann klar zu benennen. Transmutation war 1902 beruflich peinlich. Das Isotop war noch schlimmer – es bedeutete, dass „Element“ und „Atomgewicht“ auseinandergefallen waren, dass eine Substanz chemisch eine Sache und physikalisch mehrere sein konnte. Soddy entdeckte Isotope nicht durch das Finden einer neuen Substanz; er fand sie durch die Neuinterpretation von Daten, die bereits jeder hatte. Das ist konzeptionelle Arbeit auf höchstem Niveau, und die Tatsache, dass Fajans gleichzeitig auf das Verschiebungsgesetz stieß, deutet darauf hin, dass die Ideen reif waren – aber Soddy kam dorthin, und Soddy lieferte das Vokabular, das es allen anderen ermöglichte, darüber nachzudenken.

Das Gegenargument ist erheblich. Ein Großteil der McGill-Arbeit war Rutherfords Labor und Rutherfords Dynamik, und Soddy war der Junior-Chemiker in der Partnerschaft. Seine größte Wortschöpfung stammte von Margaret Todd, nicht von ihm. Und die zweite Hälfte seines Lebens verbrachte er mit Geldtheorie, in der er keine Ausbildung hatte, keine institutionelle Anhängerschaft produzierte und mindestens ein schlecht begründetes Argument vorbrachte. Einige seiner wirtschaftlichen Vorhersagen sind gut gealtert und einige seiner Urteile sehr schlecht. Was nicht in Zweifel steht, ist die Leistung von 1913: eine Reorganisation der Klassifizierung der Materie, die dadurch erreicht wurde, dass man gründlicher über Anomalien nachdachte, anstatt neue zu finden.

Vermächtnis

Soddy starb am 22. September 1956 in Brighton, zwanzig Jahre nach dem Tod seiner Frau Winifred Beilby, die er 1908 geheiratet hatte und mit der er 1910 einen Artikel über Gammastrahlenabsorption mitverfasste. Das Uranmineral Soddyit trägt seinen Namen, ebenso wie ein Krater auf der Mondrückseite. H. G. Wells widmete The World Set Free Soddys The Interpretation of Radium und leitete daraus die Idee der Atombombe drei Jahrzehnte vor ihrer Entstehung ab – ein Erbe, das Soddy, der seine späteren Jahre damit verbrachte, davor zu warnen, dass die technische Macht der Menschheit ihre Institutionen überholt habe, als grimmig treffend empfunden hätte.