Nobelpreis für Physik: nicht-alltägliche Wissenschaft

Den allerersten Physiknobelpreis überhaupt bekam der Deutsche Wilhelm Conrad Röntgen. Er entdeckte die Röntgenstrahlen. Noch heute nutzen Ärzte sie, um Knochenbrüche oder Entzündungen in Zahnwurzeln festzustellen. Allerdings kann die energiereiche Strahlung Krebs erzeugen. Röntgen selbst nannte sie X-Strahlen, ihm zu Ehren wurden sie später umgetauft.

Der Franzose Antoine Henri Becquerel fand heraus, dass die Atomkerne einiger schwerer Metalle spontan zerfallen - wie das hier gezeigte Uran. Dabei sondern die Atomkerne energiereiche Strahlung ab. Becquerel entdeckte damit die Radioaktivität. Marie Curie und ihr Mann Pierre untersuchten das Phänomen eingehender. Alle drei bekamen später den Nobelpreis.

Licht kann winzige Teilchen aus einem Stück Metall herausschlagen. Diesen photoelektrischen Effekt untersuchte Albert Einstein eingehender. Er deutete es so: Licht und Materie sind zwei Seiten der gleichen Medaille und lassen sich ineinander umwandeln. Daher haben auch Lichtstrahlen die Kraft, das Metall zu verändern. Auf diesem Prinzip basieren heute unsere Solarzellen.

Smartphones, Laptops und iPads verdanken wir den US-Amerikanern William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain. Sie bauten erstmals Transistoren - elektronische Schaltungen, die blitzschnell von einem Zustand in den anderen wechseln. Computerprozessoren wie dieser hier bestehen aus vielen Millionen solcher Schaltungen. Eine Geldmünze dient als Größenvergleich.

Viele gleiche Lichtstrahlen, die in dieselbe Richtung laufen - das ist einfach ausgedrückt ein Laser. Er beschert uns nicht nur bunte Lichtshows, sondern kann auch Metall schneiden und Hautflecken wegbrennen. Für seine Entwicklung bekamen der US-Amerikaner Charles Townes und die Russen Nikolai Bassow und Alexander Prochorow den Nobelpreis.

Der in Straßburg geborene US-Amerikaner Hans Bethe untersuchte, warum Sterne wie unsere Sonne eigentlich so heiß sind. Er fand heraus: Sterne verschmelzen in ihrem Inneren Wasserstoffatome zu den größeren Heliumatomen. Bei dieser Kernfusion wird viel Energie frei. Sie gelangt als Sonnenstrahlung zu uns auf die Erde.

Hologramme verdanken wir dem ungarischen Ingenieur Dennis Gábor. Er konstruierte erstmals solche dreidimensionalen Erscheinungen. Die Gebilde scheinen frei im Raum zu schweben und verändern sich je nach Blickwinkel. Aber sie sind nicht nur schön anzusehende Spielereien: Hologramme auf Geldscheinen machen es Fälschern schwer.

Einblicke in die Welt des Kleinen gab uns der Deutsche Ernst Ruska. Er erschuf das Elektronenmikroskop. Es macht so plastische Aufnahmen wie diese von einem Floh möglich. Die Auflösung ist mehr als tausend Mal so hoch wie bei gewöhnlichen Lichtmikroskopen. Daher kann man damit Dinge sehen, die unserem Auge ansonsten verborgen blieben.

Ja, Neutrinos gibt es wirklich! Das bestätigten die US-Amerikaner Leon Max Lederman, Melvin Schwartz und Jack Steinberger mit ihren Experimenten an einem Teilchenbeschleuniger wie dem hier gezeigten. Neutrinos sind extrem leichte Materiebausteine. Das Problem: Sie wechselwirken so gut wie nicht mit der Materie auf unserer Erde. Entsprechend aufwendig ist ihr Nachweis in Experimenten.

Die Grundlage für eine extrem exakte Zeitmessung legte der US-Amerikaner Norman Ramsey. Er machte die Entwicklung einer Atomuhr möglich, der genauesten Uhr der Welt. In einem Jahr weicht sie höchstens 25 milliardstel Sekunden von der idealen Zeit ab. Vier Atomuhren stehen in Braunschweig. Nach ihnen richtet sich die offizielle deutsche Uhrzeit.

Die Festplatten von Laptops werden immer kleiner, haben aber gleichzeitig viel mehr Platz für Daten als noch vor einigen Jahren. Grund ist der Riesenmagnetowiderstand. Er tritt auf, wenn man Speichermedien in einer ganz bestimmten Art baut. Diesen Effekt entdeckten der Deutsche Peter Grünberg und der Franzose Albert Fert und wurden dafür mit dem Nobelpreis belohnt.

Charles Kuen Kao, US-Physiker chinesischer Herkunft, entwickelte das Glasfaserkabel. Es überträgt schnell und verlustfrei Informationen, etwa den Inhalt einer Webseite oder ein Telefongespräch. Dafür werden die elektronischen Daten in ultrakurze Lichtblitze umgewandelt, durch das Glasfaserkabel geschickt und am Ziel wieder zurück in elektrische Impulse überführt.

Dass das Universum immer größer wird, zeigten die US-Forscher Saul Perlmutter, Brian Schmidt und Adam Riess. Was genau die Ursache ist, weiß die Wissenschaft allerdings noch nicht. Wer das herausfindet, bekommt bestimmt den nächsten Nobelpreis.

Vor fast 50 Jahren beschrieb der junge Physiker Peter Higgs ein Teilchen mit entscheidender Bedeutung. Es verleiht allen anderen Elementarteilchen ihre Masse. Peter Higgs und sein Kollege, der Belgier François Englert, sagten dieses Teilchen nur theoretisch voraus. Erst 2012 wurde es nachgewiesen, am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf.

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura wurden für die Entwicklung von Leuchtdioden (LED) ausgezeichnet, die blaues Licht emittieren. So wurden weiße LEDs möglich: helle und vor allem energiesparende Lichtquellen.

Laser sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Donna Strickland und Gérard Mourou haben mit ihrer Forschung die Grundlage für Ultrakurzpulslaser gelegt. Damit lassen sich Werkstoffe so fein bearbeiten, wie mit keinem anderen Werkzeug. Die beiden teilten sich den Nobelpreis mit Arthur Ashkin, der eine optische Pinzette zur Untersuchung biologischer Proben entwickelt hatte.