Physik Journal 7 / 2011

Welche Kindheitserinnerungen haben Sie noch an Deutschland?

Noch bevor der Hitler an die Macht kam, haben die Braunhemden Paraden gemacht in der Stadt mit torch lights, wie heißt das auf Deutsch?

Fackeln …

Ja, Fackelzüge. Dabei haben sie gesungen: „Wenn das Judenblut vom Messer spritzt, dann geht’s nochmal so gut.“ Das habe ich als Kind anhören müssen, der Antisemitismus war völlig öffentlich. Aber ich habe persönlich in der Schule keine Schwierigkeiten gehabt, und ich glaube, dass der Schulleiter alles getan hat, damit die jüdischen Kinder so lange es ging in der Schule bleiben konnten.

Sie haben in den USA studiert und sind über Umwege zur Physik gekommen.

Zunächst war ich Chemiker. Zur Physik bin ich im Krieg gekommen, weil man Physiker für die Entwicklung des Radars gebraucht hat.

Welcher Ihrer akademischen Lehrer hat Sie besonders be­eindruckt?

Der erste Physiker, der mir sehr viel gegeben hat, ist kürzlich mit über 100 Jahren gestorben. Er hieß Laszlo Tisza, ein Ungar, der am MIT in Cambridge arbeitete. Nach dem Krieg hatte ich das enorme Glück, in Chicago weiter studieren zu können. Dort hatte ich einige wunderbare Lehrer. Einer war Fermi, bei dem ich meine Doktorarbeit machen konnte. Gregor Wenzel war ein weiterer Lehrer und Freund, auch mit Edward Teller habe ich ein bisserl studiert. Was er dann mit Atomwaffen gemacht hat, ist mir nicht sehr lieb. Sehr wichtig ist auch, dass ich ganz außergewöhnliche Mitschüler hatte. Einer war der Chinese Chen Ning Yang, ein anderer Marshall Rosenbluth, kennen Sie ihn? ...

Photonen zum Stillstand zu bringen klingt nach dem wohlbekannten Streich der Schildbürger, die Licht in einem Sack einfingen, um es in ihr fensterloses Rathaus zu tragen. Doch bereits der sechzehnjährige Albert Einstein machte sich zum „gestoppten Licht“ ganz ernsthaft Gedanken, welche „die Wurzeln der Speziellen Relativitätstheorie“ berührten: „Verfolgte ich, mich mit der Geschwindigkeit c fortbewegend, einen Lichtstrahl, so müsste mir dieser Lichtstrahl als ein im Raum lokalisiertes, auf der Stelle oszillierendes elektromagnetisches Feld erscheinen. Dies scheint jedoch sowohl der Erkenntnis als auch den Maxwellschen Gleichungen zu widersprechen“ [1]. Die Spezielle Relativitätstheorie lehrt uns in der Tat, dass die Lichtgeschwindigkeit c eine Naturkonstante ist und damit für alle Beobachter in Inertialsystemen gleich sein muss. Demnach sollte es unmöglich sein, Licht zu beobachten, das nur noch auf der Stelle oszil­liert. Dies hat allerdings Physiker wie Sommerfeld und Brillouin nicht davon abgehalten, zu untersuchen, ob sich Licht nicht doch bremsen oder gar einfangen lässt – insbesondere, ohne es irgendwie umzuwandeln.Das wäre nicht nur ein grundlegender Durchbruch in der Optik bzw. Quantenoptik, sondern gerade auch technisch bedeutsam. Denn heutzutage bilden optische Signale in Glasfasern die Grundlage für den Datenverkehr im Internet. Um diesen zu steuern, sind Router nötig, welche die optischen Signale in elektrische umwandeln, einen Schaltvorgang durchführen und schließlich die elektrischen Signale wieder in optische zurückwandeln. Das bremst die Systeme um einen Faktor von bis zu Tausend. Die Lösung wäre ein rein optisches Netzwerk, das ohne Umwandlung in elektrische Signale auskommt. Aber um eine Breitbandspeicherung und -verarbeitung von Licht zu ermöglichen, gilt es Methoden zu entwickeln, die das Licht tatsächlich stoppen. ...

Neutrinos waren von Anfang an für Überraschungen gut. Wolfgang Pauli führte sie 1930 als hypothetische Teilchen ein, um Energie- und Drehimpulserhaltung beim Betazerfall zu retten. Nur durch die gleichzeitige Emission von Elektronen und unsichtbaren Neutrinos konnte er die beobachteten kontinuierlichen Elektronenspektren erklären. Würde beim Zerfall hingegen kein anderes Teilchen emittiert, sollte die Elektronenenergie einen scharfen Wert haben. Die Form des Spektrums erfordert ein sehr leichtes, wenn nicht sogar masseloses Teilchen. Die Ladungserhaltung verlangt zudem ein elektrisch neutrales Teilchen, das aufgrund seiner geringen Wechselwirkung mit Materie kaum nachzuweisen ist. Ein Vierteljahrhundert später gelang Clyde Cowan und Frederick Reines der experimentelle Nachweis des Neutrinos. Später zeigten Leon Lederman, Melvin Schwartz und Jack Steinberger, dass es mehr als eine Sorte (Familie oder Flavour) von Neutrinos gibt. Inzwischen sind drei masselose Neutrinosorten (νe , νμ und ντ), die jeweils nach ihrem geladenen Partner in der schwachen Wechselwirkung benannt sind (Elektron e, Myon μ und Tauon τ), fester Bestandteil des Standardmodells der Teilchenphysik. Im Volksmund heißen die Neutrinos auch Geisterteilchen, wegen ihres geringen Wirkungsquerschnitts. So streuen Anti-Neutrinos aus den Spaltreaktionen eines Kernreaktors im Mittel erst nach der gewaltigen Strecke von 100 Lichtjahren mit Wasser. ...