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Advent 2017: Wilhelm Conrad Röntgen

10.12.2017 | 00:01 Uhr |

Heute werden in Stockholm wieder die Nobelpreise verliehen. Den ersten für Physik gab es 1901 für die Entdeckung eines ganz besonderen Lichts.

Was ist Welle, bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, ist aber kein Licht? Darauf gibt es mehrere Antworten, Gravitationswellen sind eine davon. Am heutigen 10. Dezember, dem Todestag Alfred Nobels, bekommen rund 1000 weltweit in unterschiedlichen Experimenten tätige Forscher den Nobelpreis für Physik verliehen. Zumindest dürften sich diese rund 1000 Personen geehrt führen, die als Co-Autoren des Papiers gelten, das im Jahr 2016 bereits über den Nachweis der zuvor nur theoretisch vorhergesagten Gravitationswellen berichtete. Laureaten  sind offiziell aber nur drei Forscher, die jedoch entscheidende Beiträge lieferten: Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne.

Gravitationswellen sind so etwas wie die Schallwellen der Raumzeit. Bringen große Massen das sie umgebende Universum zum Schwingen, weil sich etwa Schwarze Löcher eng umkreisen und unter Freisetzung gewaltiger Energie miteinander verschmelzen, wandern diese Wellen umgebremst in alle Richtungen. Das kann man sich in etwa so vorstellen wie bei einem straff gespannten Gummituch, in dessen Mitte eine schwere Kugel plumpst. Nun ist das Universum das Gummituch, das da erzittert und eben nicht wie im Bild in zwei Dimensionen. Diese Erschütterungen kann man messen, den Apparaturen ist das seit dem ersten Vorfall am 14.September 2015 noch mehrmals gelungen, weitere Nobelpreise für diese Forschungsrichtung sind durchaus denkbar.

Antwort vom 10. Dezember:

Ein Nanometer ist schon recht kurz, das milliardstel eines Meters eben. Die Bezeichnung kommt aus dem griechischen, nanos heißt Zwerg. Ein Zwerg ist größer als man denkt, es geht noch kleiner: Aus dem italienischen "piccolo" abgeleitet ist der nächst kleinere Vorsatz, piccolo heißt wie mikros eben nichts weiter als klein. 1000 Pikometer sind ein Nanometer, das war die korrekte Antwort für die Frage von gestern. Es geht immer noch kleiner: 1000 Femtometer sind ein Pikometer und 1000 Attometer ein Femtometer. Femto und Atto sind aus dem skandinavischen übernommene Zahlwörter für 15 und 18, stehen also für 10 -15 zur 10 -18 Meter. Darunter wird es wieder lateinisch und griechisch, die siebte Stufe heißt nach der lateinischen sieben Zepto, die achte nach der griechischen acht eben Yokto. Darunter beschreibt an sich nichts mehr die materielle Welt, die Planck-Länge von etwa 10 -35 Metern ist weit jenseits unserer Vorstellungskraft.

Der erste Physik-Nobelpreis überhaupt ging im Jahr 1901 an Wilhelm Conrad Röntgen. Schon damals hinkte das Nobelkomitee ein wenig hinterher, im Testament des Industriellen Alfred Nobel stand etwas von der wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckung des Jahres, die den Preis bekommen sollte. Immerhin war Röntgens Entdeckung bei der Preisverleihung gerade einmal sechs Jahre alt, Peter Higgs etwa hatte auf seine Ehrung gut 50 Jahre lang warten müssen. Röntgen, der die von ihm entdeckten Strahlen bescheiden nur “X-Strahlen“ nannte – im englischen heißen die auch noch heute so – revolutionierte mit seiner Forschung die medizinische Diagnostik. Zunächst waren Röntgenapparate aber auch eine Jahrmarktattraktion, sieh her, man kann den Körper durchleuchten und schon zu Lebzeiten das Skelett betrachten. Über die biologischen Konsequenzen der Strahlung machte man sich damals noch keine Gedanken.

Auch Röntgenstrahlen sind Licht, sehr kurzwelliges Licht, typischerweise von einem bis 250 Pikometern, also weniger als ein halbes tausendstel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Was Röntgen damals noch nicht so genau wissen konnte, da zur Jahrhundertwende 19/20 über den Aufbau des Atoms noch nicht so viel bekannt war: Die Strahlung stammt aus den inneren Schalen der Atome, respektive aus Rekombinationsvorgängen, wenn also ein angeregtes Elektron wieder auf eine tiefere Schale fällt und dabei die überschüssige Energie in Form von Licht abstrahlt.

Es geht beim Licht noch kurzwelliger: Aus den Atomkernen kommt die Gammastrahlen, wobei es hier eine Überschneidung zum Röntgenspektrum gibt: Als Gammastrahlung gilt jedes Licht, das kürzer ist als 5 Pikometer.
Die Frage von heute: Mit Gammastrahlung hat ein anderer Physik-Nobelpreis zu tun. Welcher Forscher erhielt ihn für die Entdeckung der rückstoßfreien Kernresonanzabsorption von Gammastrahlung?

  1. Rudolf Mößbauer

  2. Wilhelm Wien 

  3. Max von Laue

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