Sechzig Jahre Nobelpreis für Physik – Im Mikrokosmos gilt unsere Logik nicht mehr

Von Thomas von Randow

Zwei Forscher, der 32jährige Münchener Rudolf Mössbauer und der 56jährige Amerikaner Richard Hofstadter, wurden in der vergangenen Woche mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Hofstadter wurde damit für seine Untersuchungen an den Atomkern-Bestandteilen geehrt, aus denen hervorging, daß die Elementarteilchen Proton und Neutron von gleicher Struktur sind und auch nicht, wie man bisher annahm, letzte unteilbare Einheiten. Diese Entdeckungen sind für die Erkenntnis des Aufbaus von Materie und Raum von außerordentlicher Tragweite. Mössbauer erhielt den Preis für seine Doktorarbeit über die Kernresonanzfluoreszenz. An der Geschichte des Nobelpreises für Physik läßt sich ablesen, wie in den letzten Jahrzehnten unser Weltbild umgestülpt worden ist.

Drei Deutsche waren unter den Auserwählten, als vor sechzig Jahren die ersten Nobelpreise vergeben wurden. Einer von ihnen, der 56jährige Professor für physikalische Meßtechnik in Würzburg, Wilhelm Conrad Röntgen erhielt die hohe Auszeichnung für eine Entdeckung, die er dem Zufall verdankte. Beim Experimentieren mit Geißlerschen Röhren, in denen unter dem Einfluß hoher elektrischer Spannungen Elektronen von einer geladenen Metallplatte zur anderen fliegen, sah er plötzlich eine Knochenhand. Es war seine eigene Hand, die er über die mit einem schwarzen Spezialpapier umwickelte Röhre gehalten hatte. Er hatte entdeckt, daß die von der Glaswand und dem Papier gebremsten Elektronen eine neue Strahlung bilden, die viele Substanzen zu durchdringen vermag.

In seinem Testament hätte Alfred Nobel bestimmt, daß die Zinsen aus seinem hinterlassenen Vermögen jährlich zu gleichen Teilen fünf Persönlichkeiten zufallen sollen, "die der Menschheit den größten Nutzen geleistet haben". Die Röntgenstrahlen haben allein schon durch ihre Verwendung in der Medizin der Menschheit viel geholfen. In der Physik hat Röntgens Entdeckung den Anstoß zu einem gewaltigen Abenteuer gegeben, dem Eindringen in die Feinstruktur unserer Welt – in die Atomphysik.

Die Natur der neuen Strahlen blieb den Physikern freilich noch 16 Jahre lang verborgen. Hatte man es mit fliegenden Teilchen – ähnlich den Elektronen im thodenstrahl – zu tun, oder mit Wellen, wie beim Licht? Man wußte es nicht. Zunächst gelang es weder Masse und Energie von Partikeln im Röntgenstrahl festzustellen, noch konnte man an den feinsten stellen, eine Beugung nachweisen. Wenn Röntgens Strahlen Wellen sind, so schloß man aus den fehlgeschlagenen Beugungsexperimenten, dann müßten sie eine zehntausendmal kleinere Wellenlänge haben als das Licht. Für derart kleine Wellenlängen aber waren die optischen Gitter zu grob.

Da kam 1912 Max von Laue auf den Gedanken, Kristalle als Beugungsgitter zu verwenden. In den Kristallen sind die Atome nach einem geometrischen Prinzip regelmäßig angeordnet. Da das Atom etwa ein hundertmillionstel Zentimeter groß ist und die Abstände der einzelnen Atome voneinander in einem Kristall kaum größer sein dürften, müßten die Röntgenstrahlen – falls ihre Wellenlänge nicht viel kleiner ist als jene Abstände – beim Durchgang durch das Atomgitter abgelenkt werden. Der Versuch gelang, die Wellennatur der Strahlen wurde dadurch bewiesen. Und gleichzeitig auch die atomitische Struktur der Materie, die damals noch keinesfalls gesichert war. Laues Entdeckung hat den Chemikern und Mineralogen eine Fülle neuer Erkenntnisse über den atomaren Aufbau von Kristallen und hemischen Verbindungen ermöglicht. Auch In der Industrie werden Röntgenstrahlen genutzt, deren Beugungsbilder – die sogenannten Laue-Diagramme – Aufschluß über die Eigenschaften der Stoffe geben.