Auf der Suche nach den ältesten Sternen (German Edition)

Nobelpreise, 1903 in Physik zusammen mit Becquerel und Pierre Curie und auch 1911 in Chemie. Damit ist sie die einzige Person, und dann auch noch als Frau, die zwei dieser Nobelpreise für zwei verschiedene naturwissenschaftliche Disziplinen erhalten hat.
    Nach der Entdeckung des Radiums benutzte Ernest Rutherford 1899 dieses und andere Elemente zur Untersuchung der immer noch unerklärten Strahlung. 1907 wurde erkannt, dass ein solches ausgesendetes »α-Teilchen« einem ionisierten Heliumatom gleicht. Heute wissen wir, dass der »α-Zerfall« ein spontaner radioaktiver Zerfall eines Atomkerns ist, bei dem ein α-Teilchen ausgesendet wird. Der ursprüngliche Kern ist somit »zerfallen« und der neuentstandene Kern um zwei Protonen und zwei Neutronen leichter. Allerdings wusste 1907 noch niemand etwas von »Atomkernen«, »Protonen« und »Neutronen«, denn diese wurden erst 1910 (von Ernest Marsden, einem Mitarbeiter Rutherfords), 1919 (von Rutherford) und 1932 (von Chadwick, einem Schüler Rutherfords) eindeutig als solche identifiziert. Neben dem α-Zerfall beobachtete Rutherford auch noch den stärkeren β-Zerfall, bei dem statt eines α-Teilchens ein Elektron emittiert wird, und einen γ-Zerfall durch die Aussendung von hochenergetischer »Gamma«-Strahlung. Rutherford fand ebenfalls heraus, dass Radioaktivität zur Bildung von neuen, leichteren Elementen führte, und er war der Erste, der die Gesetze der Halbwertszeiten entdeckte. Auch er erhielt den Chemie-Nobelpreis 1908, noch drei Jahre vor Marie Curie. Erst 20 Jahre später löste Gamow 1928 das Problem des unverstandenen spontanen α-Zerfalls eines Kerns mit Hilfe des quantenmechanischen »Tunneleffekts«.
    Rutherford beschäftigte sich aber auch mit »praktischeren« Dingen. Denn die Energiequelle der Sonne war immer noch ein wichtiges, ungelöstes Problem. Schon um 1850 hatte der deutsche Physiker Hermann von Helmholtz erkannt, dass Energie, ganz generell, erhalten bleibt. Dieses wichtige physikalische Gesetz besagt, dass Energie weder gewonnen noch zerstört werden kann. Energie kann nur ihre Form wechseln, wie zum Beispiel von potentieller Lage-Energie in kinetische Bewegungsenergie und dann in Wärme-Energie: wenn zum Beispiel der Apfel am Baum die potentielle Energie, die sich durch seine Höhe über dem Boden ergibt, beim Fallen zunächst in kinetische Energie umwandelt, diese beim Aufschlag auf den Boden dann in Wärme. Die mit dem Sonnenlicht abgestrahlte Energie muss also ebenfalls durch irgendeinen Prozess im Inneren der Sonne aus einer anderen Energieform umgewandelt und freigesetzt werden.
    Noch vor 1900 nahmen der Engländer Lord Kelvin (William Thomson) und der Deutsche von Helmholtz (fälschlicherweise) an, dass sich der Druck im Inneren der Sonne durch stetige Abkühlung verringern würde und diese sich dann unter ihrem eigenen Gewicht langsam kontrahieren würde. Die damit verbundene Umwandlung potentieller Lage-Energie in Strahlungsenergie sollte die Energiequelle der Sonne sein. Allerdings konnte bald gezeigt werden, dass auch diese Art der Energiegewinnung nicht ausreichte, um die Sonne für mehr als ca. 20 Millionen Jahre scheinen zu lassen. Das stand im Widerspruch zu biologischen und geologischen Funden, die ergaben, dass die Erde selbst mindestens 300 Millionen und vielleicht sogar bis zu einer Milliarde Jahre alt sein müsste. 1904 schlug Rutherford dann vor, dass die Sonnenstrahlung auf eine spezielle innere Energiequelle zurückzuführen sein müsse. Es ist nicht verwunderlich, dass er dabei an einen radioaktiven Zerfall in der Sonne dachte. Hatte doch seine Arbeit bestätigt, dass Elemente Strahlen aussenden konnten und dabei ungefähr eine Million Mal mehr Energie freisetzen als chemische Reaktionen. Doch auch eine radioaktive Sonne konnte nicht genug strahlen, um die Frage nach der Energiequelle zu lösen.
    Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich der englische Physiker Arthur Eddington seit etwa 1916 mit dem inneren Aufbau von Sternen und deren zeitlicher Entwicklung. Er war an einer Erklärung der veränderlichen Sterne interessiert und wollte die Energiequellen von Sternen verstehen. So stellte er eine erste Theorie zu den physikalischen Prozessen im Sterninneren auf, die sich radikal von dem, was bisher über die Mechanismen im Inneren von Sternen bekannt war, unterschied. Auch der deutsche Physiker Karl Schwarzschild hatte schon Arbeiten zum Strahlungsdruck angefertigt, die Eddington aufgriff und erweiterte. Diese