Der Physiker Otto Stern

Otto Stern, Quantenphysiker und Nobelpreisträger, zum 1. Oktober 1921 als außerordentlicher Professor für Theoretische Physik an die Universität Rostock berufen. Titelbild des Buches Otto Stern. Physiker, Querdenker, Nobelpreisträger von Horst Schmidt-Böcking und Karin Reich, erschienen 2011 im Societas-Verlag Frankfurt/M. [6].
In der Zeitschrift für Physik publizierten Walther Gerlach (Frankfurt) und Otto Stern (Rostock) [3,4] 1922 ihre experimentellen Resultate mittels Molekularstrahlmethode zur Überprüfung der Quantentheorie. Zitat aus [3] S. 349: Die endgültigen Versuche mußten infolge des Wegganges des einen von uns (St.) von Frankfurt [nach Rostock] von dem anderen (G.) allein ausgeführt werden.
Otto Sterns Nobelurkunde 1944. Die offizielle Begründung für Sterns Nobelpreis 1943 lautet: Für seinen Beitrag zur Entwicklung der Molekularstrahlmethode und die Entdeckung des magnetischen Momentes des Protons. Aus [6].

Lebensdaten

  • 17.02.1888  geboren in Sohrau/Schlesien (heute Polen)
  • 1892  Umzug der Familie nach Breslau, Besuch des dortigen Gymnasiums
  • 1906-1912  Studium in Freiburg/Br., München und Breslau
  • 1912  Promotion zur Erlangung des Doktorgrades im Fachgebiet Physikalische Chemie an der Universität Breslau
  • 1912-1914  Assistent bei Albert Einstein in Prag und Zürich
  • 1913  Habilitation an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, Privatdozent
  • 1915-1921 Dozent für Theoretische Physik an der Universität Frankfurt a. M.
  • 1919  Nach Ableistung des Militärdienstes Lehrauftrag für Molekulartheorie und Thermodynamik, Professorentitel
  • 1921-1922 a. o. Professor für Theoretische Physik an der Universität Rostock
  • 1923-1933  ord. Professor für physikalische Chemie und Direktor des physikalisch-chemischen Labors an der Universität Hamburg
  • 1933 Emigration in die USA
  • 1933-1945 ord. Professor für Physik am Carnegie Institute of Technology in Pittsburg/USA
  • 1943 Nobelpreis für Physik, erhalten 1944
  • 1945 Emeritierung, Umzug nach Berkeley/Kalifornien
  • 17.08.1969 verstorben in Berkeley/USA

Otto Stern am Institut für Physik der Universität Rostock

Otto Stern wird 1921 Nachfolger von Wilhelm Lenz im Amt des Rostocker außerordentlichen Professors für Theoretische Physik. Er wird als ganz hervorragend begabter Theoretiker, der nicht nur das gesamte Fachgebiet glänzend beherrscht, sondern auch als Forscher sehr erfolgreich produktiv tätig ist eingeschätzt. Er steht an erster Stelle der Berufungsliste, die folgendes Aussehen hat:

  1. Otto Stern, geb. 17.02.1888, Sohrau
  2. Ludwig Hopf, geb. 23.10.1884, Nürnberg
  3. Karl Friedrich Herzfeld, geb. 24.02.1892, Wien
  4. Walter Schottky, geb. 23.07.1886, Zürich

Otto Sterns Tätigkeit an der Universität Rostock beschränkt sich auf zwei Semester (vom 01.10.1921 bis zum 31.12.1922). Während dieser Zeit kündigt der Extraordinarius (a. o. Prof.) Vorlesungen über Theoretische Optik,Theorie des Lichtes und Das Atom an. Im Wintersemester 1922/23 führt Stern gemeinsam mit dem neu berufenden Ordinarius für Experimentalphysik, Professor Christian Füchtbauer, das Physikalische Seminar durch. Doch schon am 14.11.1922 bittet Stern um seine Entlassung aus dem Mecklenburgischen Staatsdienst; er verläßt Rostock in Richtung Hamburg. Sein Nachfolger in Rostock wird zum 01.01.1923 Walter Schottky.

Der Stern-Gerlach-Versuch

Nach Beendigung des 1. Weltkrieges beginnt im Jahre 1919 eine neue Etappe in der Entwicklung der Quantentheorie. Otto Stern ist aktiv an der experimentellen Überprüfung der neuen Ideen mit Hilfe von Molekularstrahlen beteiligt [5]. Im Winter 1919/20 beginnen Max Born und Otto Stern in Frankfurt/Main erstmalig mit der direkten Messung verschiedener Grundgrößen der kinetischen Gastheorie. Sie messen die mittlere Molekulargeschwindigkeit von Silberatomen beim Schmelzpunkt und bestimmen die mittlere freie Weglänge von Atomen in verdünnten Gasen mittels Streuung.

Im Herbst 1920 kommt Walther Gerlach an das Institut für Experimentelle Physik der Frankfurter Universität (dieses Institut wird in jenen Jahren von dem Ex-Rostocker, dem damaligen a. o. Professor, Richard Wachsmuth geleitet) und gemeinsam beginnen Stern, Gerlach und Born einen Versuch zur Richtungsquantelung im Magnetfeld vorzubereiten. Dieses unter dem Namen Stern--Gerlach--Versuch bekannte Experiment zeigt die Aufspaltung der Atomstrahlen durch ein inhomogenes Magnetfeld [1,2,3,4].

Das erste erfolgreiche Experiment mit Silberatomen wird am 5./6. November 1921 in Frankfurt durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist Otto Stern bereits Professor an der Universität Rostock. Mit einer neuen Apparatur größeren Auflösungsvermögens wird in der Nacht vom 7. auf den 8. Februar 1922 die Dublett-Aufspaltung sichergestellt; das Ergebnis an Stern nach Rostock mit den vier Worten Born hat doch recht telegrafiert. Damit ist die im August 1921 von Otto Stern [1] vorgeschlagene experimentelle Prüfung der Richtungsquantelung im Magnetfeld (Bestimmung des Bohrschen Magnetons) Anfang Februar 1922 erfolgreich gelungen.

Quellen

[1] O. Stern: Ein Weg zur experimentellen Richtungsquantelung im Magnetfeld,  Zeitschrift für Physik 7 (1921) 249-253

[2] W. Gerlach, O. Stern: Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms, Zeitschrift für Physik 8 (1921) 110-111

[3] W. Gerlach, O. Stern: Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld, Zeitschrift für Physik 9 (1922) 349-352

[4] W. Gerlach, O. Stern: Das magnetische Moment des Silberatoms, Zeitschrift für Physik 9 (1922) 353-355

[5] I. Estermann: History of molecular beam research: Personal reminiscences of the important evolutionary period 1919-1933, American Journal of Physics 43 (1975) 661-671_2011}

[6] H. Schmidt-Böcking, K. Reich: Otto Stern. Physiker, Querdenker, Nobelpreisträger, Societas-Verlag, Frankfurt/M., 2011

[7] H. Schmidt-Böcking, W. Trageser: Ein fast vergessener Pionier, Physik Journal 11 (2012) Nr. 3, 47-51

Reinhard Mahnke, 25.01.2013, 26.06.2014, 04.04.2017

Kalenderblatt Februar 2012