100 Jahre Stern-Gerlach-Versuch

Anlässlich des 100. Jahrestages des Stern-Gerlach-Experimentes führen die Deutsche Physikalische Gesellschaft und der Physikalische Verein zusammen mit dem Fachbereich der Physik der Goethe-Universität Frankfurt am Main am 8. Februar eine Jubiläumsveranstaltung in der Frankfurter Paulskirche durch, die sich auch online verfolgen lässt.

„So kam ich eines  Morgens im Februar 1922 ins Institut; es war ein herrlicher Morgen: Kaltlufteinbruch und Neuschnee! W. Gerlach war dabei, wieder einmal den Niederschlag eines Atomstrahls, der acht Stunden lang durch ein inhomogenes Magnetfeld gelaufen war, zu entwickeln. Erwartungsvoll verfolgten wir den Entwicklungsprozeß und erlebten den Erfolg monatelangen Bemühens: Die erste Aufspaltung eines Silberatomstrahls im inhomogenen  Magnetfeld.“ So erinnert sich der Physiker Wilhelm Schütz, der damals Doktorand bei Walther Gerlach am Physikalischen Institut der Universität Frankfurt war, an die im wahrsten Sinne richtungsweisende Messung der Richtungsquantisierung.

Diese gelang in der Nacht vom 7. auf den 8. Februar 1922 und erbrachte den experimentellen Nachweis der Quantisierung der inneren Struktur von Atomen und Molekülen. Otto Stern und Walther Gerlach hatten lange darauf hingearbeitet. Da Stern, auf dessen Molekularstrahlmethode der Versuch beruhte, auf eine außerplanmäßige Professur in Rostock berufen worden war, musste Gerlach den Versuch allein betreuen.

Am Morgen des 8. Februars musste Wilhelm Schütz so rasch wie möglich ein Telegramm an Otto Stern in Rostock aufgeben, dessen Text lautete: „Bohr hat doch recht!“ Im Rahmen seines Atommodells von 1913 hatte dieser für die auf der Bahn umlaufenden Elektronen zwei Ausrichtungen des magnetischen Momentes vorhergesagt, da klassisch ein Elektron auf einer Bahn nur rechts oder links herum rotieren kann, Peter Debye und Arnold Sommerfeld dagegen drei: parallel, antiparallel und senkrecht zum äußeren Magnetfeld. Letztlich irrten alle drei, denn die Ursache für die Aufspaltung war der damals noch unbekannte Elektronenspin. Dadurch wurde der Versuch noch bedeutender für die weitere Entwicklung der Quantenmechanik, nicht zuletzt durch das Pauli-Prinzip.