Nobelpreisträger Prof. Klaus von Klitzing referiert an LFU

„Wie lang ist ein Meter?“ Um diese Frage drehte sich der gestrige Vortrag des Nobelpreisträgers für Physik 1985, Prof. Dr. Klaus von Klitzing an der LFU. In der vollbesetzten Aula referierte der Experimentalphysiker aus Stuttgart über die Entstehung und Verwendung von Basiseinheiten und Naturkonstanten.
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Bild: v.l. Dr. Oswald Mayr, Präsident IV, Prof. Rainer Blatt, Nobelpreisträger Dr. Klaus von Klitzing, Ernst Haunholter Geschäftsführer des Alumnivereins der LFU.

Schon die alten Griechen, Ägypter und Chinesen versuchten mit Fuß, Ellen und Handbreiten, Reiskörnern und Weizen die Welt zu vermessen. Wie die Menschheit auf die Maßeinheit Meter kam, zeigte Prof. von Klitzing in seinem Referat auf einfache und überschaubare Weise auf. „Prof. Klaus von Klitzing ist ein exzellenter Physiker und ist bekannt für die Präzision und Klarheit, mit denen er über seine Wissenschaft reden kann“ lobte Prof. Dr. Rainer Blatt vom Institut für Experimentalphysik den Gast in seinen Grußworten.

Ähnliche Worte fand Dr. Oswald Mayr, Präsident der Industriellenvereinigung Tirol. Er freute sich, den ersten Nobelpreisträger der Physik nach Tirol geholt zu haben. „Durch Technik und Innovation kommt es zum Wohlstand in einem Land. Prof. von Klitzing der am Dienstag auch an einem Gymnasium  referiert, wird sicher bei den Hörerinnen Neugier und Begeisterung für Physik wecken.“

Die von der Industriellenvereinigung Tirol in Zusammenarbeit mit dem Alumni Verein und der LFU organisierte Veranstaltung war sehr unterhaltsam. So riet der Experimentalphysiker z.B. jedem Zuhörer für einen Nobelpreis zu arbeiten, da es nach der Preisverleihung sehr gutes Essen gibt. Auf die Frage nach seinem Erfolgsgeheimnis erklärte er den neugierigen Studierenden: „Um einen Nobelpreis zu bekommen, muss man stehts unkonventionell sein und blöde Fragen stellen.“

Wie lang ist also ein Meter?

Die Formulierung der Titelfrage ist nicht etwa eine freie Erfindung des Physikers, sondern kann aus aktuellem Anlass gestellt werden: Mit dieser Forschungsfrage gewann nämlich Theodor Hänsch gemeinsam mit den US-Kollegen Roy Glauber und John Hall den heurigen Nobelpreis für Physik

Schon in alten Hochkulturen versuchten sich die Menschen auf verschiedenste Weise einen Prototyp als „Normallänge“ zu definieren. Das so genannte „Sekundenpendelmeter“, das Ende des 18. Jh. entstand, bildete erstmals die Grundlage für die heutige Längenmaßeinheit. Damals kam man zur Erkenntnis, dass ein Pendel genau eine 1 Meter lange Schnur braucht, um in einer Sekunde eine Halbschwingung zu machen. „Diese Erkenntnis war damals revolutionär und galt als Leitfigur für die Wissenschaft“ so Prof. Klaus von Klitzing.

Schon bald aber wurde entdeckt, dass das Sekundenpendel aufgrund der Erdanziehungskraft auf der ganzen Welt unterschiedlich lang war. Es begann ein großer politischer Machtkampf, nach welchem Breitengrad ein Standard festgelegt wird. Auf der Suche nach einer geeigneten Bezugsgröße einigte sich die Wissenschaft auf den  Erdumfang. Somit wurde die Maßeinheit „Meter“ 1875 mit der so genannten „Meterkonvention“ international eingeführt. 

Da die Längenmaßeinheit sehr stark mit der Zeitmessung zusammenhängt, standen die Physiker bald vor einem weiteren Problem. Die Zeit war von der Rotation der Erde abhängig und somit nicht sehr präzise.

Prof. von Klitzing stellte fest, dass auch heute noch Maßeinheiten, wie z. B. Kilogramm oder Ampere nur sehr vage definiert sind.

1971 kamen Wissenschaftler auf die Idee, die Maßeinheit der Zeit und somit auch die der Länge nach der Wellenlänge der Atomschwingungen zu bemessen. Da die Wellenlänge eine bestimmte Lichtgeschwindigkeit hat, die im ganzen Universum gleich ist, wird die Längenmaßeinheit heute nach der Lichtgeschwindigkeit berechnet.

Laut heutiger Definition ist ein Meter die Strecke die das Licht im Vakuum in dem Zeitintervall des 299792458. Teils einer Sekunde zurücklegt.


Sein Leben

Geboren 1943 in Schroda (Bezirk Posen), studierte von Klitzing Physik an der TU Braunschweig und ging nach dem Diplom als Assistent zu dem Experimentalphysiker Gottfried Landwehr nach Würzburg. Nach der Promotion (1972) habilitierte er sich 1978 in Würzburg. Als einer der ersten Heisenberg-Stipendiaten konnte er seine wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Halbleiterphysik nahtlos fortsetzen; als Gast des Stuttgarter Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung erarbeitete er im Hochfeld-Magnetlabor in Grenoble die Grundlagen für seine später mit dem Nobel-Preis ausgezeichneten Ergebnisse zum Quanten-Hall-Effekt. Schon 1980 berief ihn die TU München auf eine Professur für Festkörperphysik, im Frühjahr 1985 übersiedelte er als Mitglied des Direktoren-Kollegiums zum Max-Planck-Institut für Festkörperforschung nach Stuttgart. Im selben Jahr ernannte ihn die Universität Stuttgart zum Honorarprofessor. Prof. von Klitzing ist Mitglied zahlreicher Wissenschaftlicher Akademien in mehreren Ländern und Inhaber von Ehrendoktortiteln an Universitäten in sechs Ländern.


Sein Nobelpreis:

Prof. Klaus von Klitzing erhielt 1985 für seine Entdeckung des „Quanten-Hall-Effektes“ den Nobelpreis für Physik. Die entscheidende Messung gelang in der Nacht zum 5. Februar 1980 und brachte die Erkenntnis, dass die Einheit des elektrischen Widerstands (Ohm) letztlich durch zwei Naturkonstanten (das Plancksche Wirkungsquantum h und die Ladung des Elektrons e) genau bestimmt ist und damit selber wieder eine universelle Naturkonstante ist. Mit der „Von-Klitzing-Konstante“ hat man seither eine universelle Bezugsgröße für die Messung von Widerständen, die überall auf der Welt gleich ist. Seit 1990 ist durch internationale Übereinkunft die Realisierung der elektrischen Maßeinheit Ohm durch die Von-Klitzing-Konstante festgelegt. Der Quanten-Hall-Effekt war aber auch einer der Ausgangspunkte für die Nanoelektronik und die wissenschaftliche Erforschung der physikalischen Eigenschaften von Halbleitern weit unterhalb der Größenordnung heutiger Mikroelektronik.

Derzeit arbeitet Prof. Klaus von Klitzing an dem neuen Konzept der Nanotechnologie.  Sollte diese tatsächlich eines Tages die Computertechnik revolutionieren, könnte sie ein weiterer Nobelpreis wert sein.

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