Die kohärente Leuchte
Im neuen Rätsel von Physik in unserer Zeit geht es um einen Physiker, der 1951 auf einer Parkbank eine zündende Idee mit weitreichenden Folgen hatte.
„Sehr reine Strahlung mit hoher Frequenz zu erzeugen“ – so lautet sein Ziel. Erfahrung mit Strahlung hat der gesuchte Physiker jede Menge: Im Zweiten Weltkrieg hat er an Radarsystemen gearbeitet. Und dann kommt ihm im Frühjahr 1951 auf einer Parkbank – inspiriert unter anderem von einem Vorschlag Einsteins aus dem Jahre 1917 – der Einfall: Warum nicht Ammoniakgas durch Mikrowellen zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle anregen? Die Mikrowellen-Verstärkung durch stimulierte Strahlungsemission, kurz Maser, macht den Physiker schlagartig berühmt.
Doch von der monochromatischen und kohärenten Power-Mikrowelle zur sichtbaren Lichtquelle ist es noch ein überraschend langer Weg: Jahrelang tüftelt der Physiker zusammen mit seinem Schwager an dieser Variante. Problem: Die Mikrowellen-Resonatoren sind für das sichtbare Licht nicht geeignet, und ein funktionierendes strahlendes Medium ist auch nicht bekannt. Die beiden schlagen vor, Fabry-Pérot-Resonatoren zu verwenden.
Realisiert wird diese Idee dann aber von einem Kollegen und das auf überraschend einfache Weise: Er baut ein System aus einem Spiegel und einem halbdurchlässigen Spiegel, beide aufgedampft auf einen Rubinkristall und angeregt durch ein Blitzlicht – fertig ist der Laser. Nur sechs Jahre später erhält der Gesuchte für den Maser den Nobelpreis für Physik, zusammen mit zwei russischen Kollegen, die auf dieselbe Idee gekommen waren.
In der folgenden Zeit verwendet der Gesuchte Maser und Laser für die unterschiedlichsten Aufgaben: Zur Spektroskopie in der Astronomie, als „Atomuhren“ zur Zeitmessung und zur Kommunikation – und er wird einer der Begründer der Infrarotastronomie. Für das Observatorium auf dem Mount Wilson konstruiert er mit einem CO2-Laser ein Infrarotspektrometer zur Vermessung von Sterndurchmessern. Damit findet er Indizien dafür, dass sich in der Milchstraße alles um ein zentrales Schwarzes Loch dreht. „Das ist keine Arbeit, das ist Spaß“, befindet er viele Jahre später, kurz vor seinem Tod mit 98 Jahren.
Bis dahin kommt er immer noch regelmäßig in sein Büro an der University of California in Berkeley, um zu forschen und Bücher zu schreiben. Eines seiner bekanntesten Werke wird How the Laser Happened: Adventures of a Scientist, ein Buch, dem seine Ehefrau nach 60 Jahren Ehe ein eigenes entgegensetzt: Misadventures of a Scientist's Wife.
Andreas Loos, FU Berlin
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