Samstag, 21. Oktober 2017

Warum so wenige deutsche Physik-Nobelpreise?

Als der alte Schwede Alfred Nobel genug Geld mit seinem Sprengstoff Nitroglyzerin verdient hatte, wurde er zum Mäzen und stiftete die nach ihm benannten Nobelpreise. Sie werden alljährlich in fünf Sparten ausgelobt, nämlich: Physik, Chemie, Medizin, Literatur und Frieden. (Ein sechster, für Wirtschaft, kam später hinzu.) Wie keine andere Dekoration genießen diese Preise höchstes Ansehen und sind damit ein Marker für den wissenschaftlichen und kulturellen Status eines Landes.

Auf dem Gebiet der Physik war Deutschland lange Zeit führend. Der erste Preis dieser Art ging 1901 an Wilhelm Konrad Röntgen für die Entdeckung der nach ihm benannten elektromagnetischen Strahlen. Danach ergoss sich geradezu ein Schwall von Nobelpreisen auf die deutschen Physiker. Nach dem 2.Weltkrieg tröpfelte es nur noch und seit vollen zehn Jahren erhielt überhaupt kein deutscher Physiker mehr diesen Preis. Über die Gründe dafür lässt sich trefflich spekulieren. Ich möchte mich mit diesem Blog daran beteiligen.


Wilhelm Konrad Röntgen (1845 - 1923)
(Erster deutscher Physik-Nobelpreisträger)


Deutschlands Niedergang anhand der Statistik

Die "Goldene Epoche" der Physik in Deutschland erstreckte sich über drei Jahrzehnte von 1901 bis 1932. In diesen 31 Jahren gab es für die deutschen Physiker 11 Nobelpreise und zwar an: Röntgen, Lenard, Braun, Wien, v. Laue, Planck, Stark, Einstein, Franck, Hertz und Heisenberg. Ihnen gelangen epochale Entdeckungen, wie: Röntgenstrahlen, Kathodenstrahlen, zwei Relativitätstheorien, Photoeffekt, Quantenmechanik, Unschärferelation, Wirkungsquantum usw. Zum Vergleich: im gleichen Zeitraum wurden nur drei Preise an US-Forscher vergeben, nämlich an Michelson, Millikan und Compton.

Nach der Machtergreifung Hitlers 1933 wurden die Quantenphysik und die Relativitätstheorien als "jüdische Physik" verdammt und nicht mehr gelehrt. Stattdessen versuchte man eine "deutsche Physik" zu etablieren, die weniger mathematisch war und mehr auf "Intuition" beruhte. Sie fand international keinen Widerhall, im Gegenteil, die kreativsten Wissenschaftler, wie Einstein und Franck wanderten in die USA ab, beteiligten sich dort am "Manhattan-Projekt" und brachten die amerikanischen Universitäten zum Erblühen. An deutsche Forscher wurde von 1933 bis 1953 kein einziger Physikpreis vergeben.

Nach dem 2. Weltkrieg wurde der Physik-Nobelpreis bislang 12 Mal an deutsche Wissenschaftler vergeben. Darunter waren einige mit Arbeiten aus der Vorkriegszeit, wie Born, Bothe, Jensen und Ruska. Die Entdeckung mit der größten internationalen Ausstrahlung gelang im Jahr 1961 dem Münchener Rudolf Mößbauer. Der letzte deutsche Nobelpreis, bis dato, fiel im Jahr 2007 - also vor 10(!) Jahren - an den Festkörperphysiker Peter Grünbaum vom Forschungszentrum Jülich für seine Magnetforschungen. Dem gegenüber errangen die US-Forscher zwischen 1933 und 2017 sage und schreibe 85 Nobelpreise in Physik!

Betrachten wir die Zeitspanne 2008 - 2017, also die vergangenen 10 Jahre in denen Deutschland keinen einzigen Nobelpreis bekam, mal etwas genauer. In dieser Periode wurden 27 Physikpreise vergeben, wobei pro Jahr maximal drei Preise nach den Statuten möglich sind. Die genannten 27 Preise gingen: an USA (13 Mal), Großbritannien (5), Japan (5), Belgien (1), Frankreich (1), Kanada (1) und Russland (1).  ----  Die physikalische Welt ist an Deutschland vorbei gezogen.


Clevere Amerikaner und Japaner

Die Totalflaute bei den deutschen Physik-Nobelpreisen ist schwer zu begreifen, wenn man nicht an eine plötzliche epidemische Ignoranz glauben möchte. Fragt man in der Szene etwas herum, so kommt man zu mancherlei (Teil-) Begründungen. So wird oft auf die schiere Größe des Wissenschaftsbetriebs in den USA verwiesen, der sich gegenüber früher allerdings auch nicht geändert hat. Auch die Höhe der Forschungsausgaben mit ca. 2,5 Prozent des Bruttoinlandsprodukt (BIP) ist hüben wie drüben in etwa gleich.

Allerdings scheinen die amerikanischen Universitäten und Forschungsorganisationen mehr Cleverness an den Tag zu legen, als die biederen deutschen Hochschulen und Wissenschaftsgesellschaften. Die Amerikaner legen sich bereits ein Jahr vor der Wahl auf wenige Kandidaten aus dem eigenen Land fest. Wenn das schwedische Nobelpreiskomitee dann weltweit um Kandidatenvorschläge bittet, dann nennen die Amerikaner ihre vereinbarten Favoriten. Zum Schluss kommen so viele Stimmen zusammen, dass die Nobelversammlung um diese Vorschläge nicht mehr herum kommt.

In Deutschland (und Europa) schlägt hingegen jeder, der gefragt wird, eigene Kandidaten vor. Man stimmt sich nicht konzertiert ab und fällt dann häufig (auch wegen der Kleinheit des Landes) durch das Raster.

Besonders clever sind die Japaner. Sie haben erkannt, wie das Spiel funktioniert. Deshalb haben sie in Stockholm, wo das Nobelkomitee sitzt, eigens eine Agentur mit üppigem Budget eingerichtet, welche die japanischen Forscher, die als Preiskandidaten in Frage kommen,  ins Gespräch bringt. Das hat sich angeblich bereits bei etlichen Physik- und Chemienobelpreisen bewährt.

Schließlich muss man erwähnen, dass es seit Jahrzehnten amerikanische Praxis ist, begabte junge Leute aus Europa und anderswo (als Postdocs) ins Land zu holen und sie reichlich mit Forschungsmitteln auszustatten. Nicht wenige dieser Hochtalente vollbringen später nobelwürdige Leistungen - aber als naturalisierte Amerikaner. In diese Kategorie fallen auch die (deutschstämmigen) US-Nobelpreisträger Hans Georg Dehmelt (Preis 1989), Horst Ludwig Störmer (1998), Herbert Krömer (2000) und Wolfgang Ketterle (2001).


Beispiel: LIGO

Schwierig wird die "gerechte" Verteilung der Physik-Nobelpreise, wenn es sich um ein Großprojekt handelt, an dem hunderte oder gar tausende von Wissenschaftlern viele Jahre lang gearbeitet haben. Dies ist dem Stockholmer Preiskomitee dieses Jahr gelungen, indem es drei Nobelpreise an die US-Physiker Weiss, Thorne und Barish vergaben. Ihnen gelang die Entdeckung der sogenannten Gravitationswellen, welche von Albert Einstein vor fast hundert Jahren vorhergesagt wurden. Diese Schwerkraftwellen entstehen, wenn schwere Objekte im Weltraum zusammenstoßen. Dies sind in der Regel kollidierende Schwarze Löcher oder Neutronensterne. Dabei entstehen Gravitationswellen, die mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum rasen. ("Ähnlich" wie die Wasserwellen, die ein geworfener Stein in einem Teich verursacht).

Den Hauptteil am Gelingen dieser Forschungen hatte der deutsch-stämmige Physiker Rainer Weiss, der 1932 in Berlin geboren wurde und dessen Eltern bald darauf vor den Nazis in die USA flüchteten. Er begründete (vor 45 (!) Jahren) die Laser-Interferometrie als Messmethode und bekam zu recht 50 Prozent des Preisgeldes, also ca. 500.000 $. Sein Freund Kip Thorne entwickelte die beiden sog. LIGO-Detektoren in Hanford (Wash.) mit je vier Kilometern Armlänge, wofür er 25 Prozent des Geldes erhielt. Barry C. Barish, schließlich, dirigierte die fast tausendköpfige Mannschaft von Experimentatoren, welche am 11. Februar 2016 die erfolgreichen Messungen verkünden durfte. Als Leiter dieser Messkollaboration konnte er sich an den restlichen 25 Prozent Preisgeld erfreuen.

Die deutschen Forscher, deren Interferometer GEO 600 bei Hannover nur eine Armlänge von 600 Metern besitzt, hatte nicht die hinreichende Messgenauigkeit und ging bei der Preisverteilung leer aus.


Gegen-Beispiel: HIGGS

Es war im Jahr 1964, als der schottische Lehrbeauftragte für Mathematik und theoretische Physik, Peter Higgs, ein recht seltsames Elementarteilchen postulierte. Dieses winzige Teilchen sollte ein Feld entfalten, durch welches die etwa ein Dutzend bereits bekannten Elementarteilchen erst ihre Masse erhielten. Das Teilchen war mit einer vorhergesagten Masse von 125 GeV/c2 recht schwer und sollte innerhalb einer Billionstel Sekunde zerfallen. Die gleiche Idee hatten zur selben Zeit auch der Belgier Francois Englert sowie vier weitere Forscher, von denen bereits drei verstorben sind. Praktischerweise nannte man dieses obskure Teilchen nach seinem Propheten "Higgs-Teilchen" bzw. "Higgs-Boson".

Wegen seines hohen Gewichts ist das Higgs-Teilchen nur an sehr leistungsfähigen Beschleunigern nachzuweisen. Das gelang (nach vergeblichen Versuchen beim Tevatron in den USA) am 4. Juli 2012 am CERN-Beschleuniger LHC bei Genf. Dabei wurde eine Signifikanz von 5 Sigma erreicht, d. h. das gesuchte Teilchen schien eindeutig nachgewiesen zu sein. Übrigens an beiden Detektoren ATLAS und CMS gemeinsam, die jedoch von verschiedenen Experimentier-Kollaborationen betrieben werden. Nach 49-jährigem Warten wurden Peter Higgs und Francois Englert im Herbst 2013 je zur Hälfte mit dem Nobelpreis geehrt.

Da stellt sich die Frage, weshalb den Experimentatoren an den Detektoren beim LHC in CERN kein Preis zugemessen wurde. Elementarteilchen mit einer so geringen Zerfallszeit sind außerordentlich schwer nachzuweisen, sodass die wissenschaftlichen Leiter der Kollaborationen bei ATLAS und/oder CMS für ihre hervorragende Leistung auf alle Fälle preiswürdig waren. Ähnlich ist man ja auch (siehe oben) bei LIGO  verfahren.

Bis diese Frage nicht schlüssig geklärt ist, muss man wieder einmal ein Versagen der europäischen Physikerfunktionäre vermuten. Leider!

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