Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2016

Solange wir um die Freiheit kämpfen mussten, kannten wir unser Ziel. Jetzt haben wir die Freiheit und wissen gar nicht mehr so genau, was wir wollen.
(Václav Havel)

24. April 2024

Die Quantenphysik ist etwas Merkwürdiges. Sie beschäftigt sich mit den Vorgängen im Atom, und dort herrschen Naturgesetze, die uns im Alltag fremd sind. Was soll man schon von einer Wissenschaft halten, die ein Elektron einmal als dahinfliegendes Teilchen, ein andermal als stehende Welle - ähnlich einer schwingenden Gitarrensaite – behandelt. Alice im Wunderland ist vergleichsweise ein Tatsachenroman. Trotzdem werden regelmäßig, so wie in diesem Jahr, Nobelpreise an Quantenphysiker vergeben.

Ursprünglich war mit einem Nobelpreis für die Entdeckung der Gravitationswellen gerechnet worden, doch wieder einmal hatten Quantenphysiker die Nase vorne. David J. Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz sind drei britische Physiker, die in den USA arbeiten. Sie bekamen den Preis für die Erforschung „exotischer Materiezustände“. Thouless bekommt die Hälfte des Preisgeldes von 830.000 Euro, Haldane und Kosterlitz teilen sich die andere Hälfte.

In der Begründung der Preisverleihung heißt es: „Die Geehrten haben eine Tür zu einer unbekannten Welt geöffnet, in der Materie seltsame Zustände annehmen kann. Sie haben fortschrittliche mathematische Methoden benutzt, um ungewöhnliche Phasen oder Zustände von Materie zu untersuchen, beispielsweise Superkonduktoren, Superfluide oder dünne magnetische Schichten“, hieß es in der Begründung der Akademie. „Dank ihrer Pionierarbeit ist die Jagd auf neue und exotische Zustände von Materie eröffnet.“

Der Begriff der „exotischen Materie“ ist in der Physik weit gefasst. Er bezieht sich auf Teilchen, die nicht aus Protonen, Neutronen und Elektronen bestehen. Materie kann im Alltag feste, flüssige und gasförmige Zustände einnehmen. Wir alle kennen Eis, Wasser und Dampf. Bei sehr hohen Temperaturen verabschieden sich die Elektronen, es entsteht „Plasma“. Bei sehr tiefen Temperaturen kann ein so genanntes „Quantenkondensat“ mit völlig neuen Eigenschaften entstehen. Das ist exotische Materie. Es gab schon einmal dafür einen Nobelpreis, das war 1985 für den Deutschen Klaus von Klitzing, den Entdecker des „Quanten-Hall-Effekts“.

Die Nobelpreise mögen uns etwas kurios erscheinen, aber dieser Eindruck täuscht. Analysen haben gezeigt, dass das Wirtschaftswachstum des letzten Jahrhunderts ausschließlich eine Folge der industriellen Umsetzung von Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung ist. Die allermeisten Nobelpreise gingen bisher nach Europa und in die USA. China und Japan holen allmählich auf. Trotzdem kommen die Früchte der Wissenschaft allen Menschen zugute - auch in den Ländern, in denen Wissenschaft aus religiösen Gründen als sündhafte Einmischung in Gottes Schöpfung gesehen wird.

Helden der Wissenschaft:
Heike Kamerlingh Onnes
(1853-1926) experimentierte mit Flüssiggasen und kam erstmals dem absoluten Nullpunkt von -273,16 Grad Celsius sehr nahe.