Die Renaissance der Atome

Von Rainer Scharf

In den vergangenen fünfzig Jahren hat die Physik sowohl unseren Alltag als auch unser Weltbild revolutioniert. Den neuen Erkenntnissen verdanken wir ein umfassendes Bild vom Universum und vom Aufbau der Materie. Am überraschendsten finde ich jedoch die Renaissance der Atomphysik, die vor fünfzig Jahren ihre einstige Führungsrolle in der Physik endgültig verloren zu haben schien. Die Wende kam mit der Entwicklung des Lasers um 1960, mit dem sich Atome äußerst präzise anregen und kontrollieren ließen. 1979 hat man einzelne Atome mit einem Laserstrahl sichtbar gemacht und später sogar bei ihren Quantensprüngen beobachtet. Damit begann in der Atomphysik eine Folge von Experimenten, die die "klassischen" Gedankenexperimente der Quantentheorie in die Tat umgesetzt haben. So führte Alain Aspect Anfang der achtziger Jahre ein von Einstein vorgeschlagenes Experiment durch, das die seltsamen Konsequenzen der Quantenphysik deutlich machte: Zwei Photonen zeigten über große Entfernungen hinweg ein abgestimmtes Verhalten, das man mit der klassischen Physik nicht erklären kann. Inzwischen wird dieses Phänomen dazu genutzt, Nachrichten abhörsicher zu übertragen. Durch die in den achtziger Jahren entwickelte Kühlung von Atomen mit Laserlicht gelang es Wolfgang Ketterle und anderen 1995, ein ultrakaltes Bose-Einstein-Kondensat aus Atomen herzustellen. Dabei zeigten die Atome ein absolut synchrones Verhalten, wie man es von Supraleitern her kennt. Mit Laserlicht hat man aus kalten Atomen supraleitende Kristalle gebildet, mit deren Hilfe man die 1986 entdeckte Hochtemperatur-Supraleitung besser zu verstehen hofft. Vielleicht ließe sich aus ihnen ein Quantencomputer entwickeln, der klassischen Elektronenrechnern weit überlegen wäre. Dank der Arbeiten von Theodor Hänsch konnten die Atomphysiker die Schwingungsfrequenzen der Atome mit unfassbarer Genauigkeit messen. Dabei fanden sie heraus, dass sich die Eigenschaften der Atome über Jahrmilliarden hinweg nicht merklich geändert haben. Von der genauen Frequenzbestimmung profitiert auch die Zeitmessung. So arbeitet man an Atomuhren, die auch nach Milliarden Jahren auf die Sekunde genau gehen.
 
Text: F.A.Z., 03.12.2008, Nr. 283 / Seite N3