Nobelpreis für Physik 2019
Redaktion
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Der diesjährige Nobelpreis für Physik ist zweigeteilt – zum einen wird James Peebles für seine theoretischen Beiträge zur Kosmologie geehrt, zum anderen erhalten Michel Mayor und Didier Queloz die Auszeichnung für die erste Entdeckung eines Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern.
Nach derzeitigem Wissen entstand das Universum vor etwa 13,8 Milliarden Jahre im Urknall und dehnt sich seither aus. Nur rund fünf Prozent aller Energie und Materie im Kosmos entfallen auf die gewöhnliche Materie, etwa 25 Prozent gehen an die Dunkle Materie – und die restlichen rund 70 Prozent an die Dunkle Energie. Zu diesem Bild vom Universum gelangten Physiker nicht nur durch tiefe Blicke ins Weltall – sondern vor allem durch theoretische Überlegungen.
Kosmischer Mikrowellenhintergrund
Ein wichtiger Wegbereiter dabei war James Peebles von der Princeton University in den USA, geboren 1935 im kanadischen Winnipeg. Der Physiker setzte analytische und numerische Methoden ein, um die grundlegenden Eigenschaften des Universums zu erforschen: Welche Elemente formten sich kurz nach dem Urknall? Wie bildeten sich die großräumigen Strukturen im Weltall? Worum könnte es sich bei der rätselhaften Dunklen Materie handeln?
Eine zentrale Rolle spielte dabei der kosmische Mikrowellenhintergrund – die älteste Strahlung im Universum, freigesetzt nur 380 000 Jahre nach dem Urknall. Sie trifft zwar nahezu gleichmäßig aus allen Richtungen auf die Erde, doch bei genauem Hinsehen lassen sich winzige Schwankungen oder Muster erkennen. Peebles half dabei, diese zu interpretieren und zu verstehen – und so wertvolle Informationen über die Abläufe im Kosmos zu gewinnen. Mit seinen Ideen und theoretischen Arbeiten gestaltete er das heutige Standardmodell der Kosmologie entscheidend mit.
Exoplanet 51 Pegasi b
Das Forschungsfeld der beiden anderen Nobelpreisträger liegt in nicht ganz so weiter Ferne – Michel Mayor, geboren 1942 in Lausanne, und Didier Queloz, geboren 1966, von der Universität Genf konzentrieren sich auf unsere Heimatgalaxie. Schon viele Jahre hatten Astronomen vergeblich nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems gesucht, als Mayor und Queloz im Oktober 1995 schließlich fündig wurden: Um den rund fünfzig Lichtjahre von uns entfernten Stern 51 Pegasi kreist offenbar ein jupitergroßer Exoplanet.
Die sensationelle Entdeckung gelang am Observatoire de Haute-Provence in Frankreich mithilfe eines neuartigen Échelle-Spektrografen. In einem solchen Instrument trifft das Licht aus einem fernen Sternsystem auf ein sehr feines Gitter, wodurch es in seine einzelnen Wellenlängen zerlegt wird. Die von Mayor, Queloz und Kollegen entwickelte Bauweise führte dazu, dass sich für mehr Objekte als bisher präzise Spektren anfertigen ließen. Insgesamt 142 Sterne nahmen die Astronomen mit dem Instrument unter die Lupe und stießen im Herbst 1994 auf verdächtige Signaturen im Spektrum von 51 Pegasi im Sternbild Pegasus.
Radialgeschwindigkeitsmethode
Kreist ein Planet um einen Stern, bewirkt seine Schwerkraft, dass sich das Gestirn ein klein wenig um den gemeinsamen Massenschwerpunkt hin- und herbewegt. Das hinterlässt Spuren im Lichtspektrum des Sterns: Kommt er auf uns zu, wird sein Licht zu kleineren Wellenlängen verschoben, bewegt er sich von uns fort, wird das Licht langwelliger. Genau dieses Muster fanden Mayor und Queloz im Spektrum von 51 Pegasi – und entdeckten damit den ersten bekannten Planeten um einen sonnenähnlichen Stern. Der Begleiter ist etwa halb so massereich wie Jupiter und umkreist seinen Zentralstern einmal in etwa 4,2 Tagen. Seitdem spürten Astronomen mehr als 4000 weitere Exoplaneten in 3000 Planetensystemen in der Milchstraße auf – dabei kamen neben der von Mayor und Queloz eingesetzten Radialgeschwindigkeitsmethode auch weitere Verfahren zum Einsatz.
Die diesjährigen Preisträger haben unsere Vorstellungen vom Kosmos verändert, so das Nobelpreiskomitee. Während die theoretischen Entdeckungen von James Peebles zum Verständnis beitrugen, wie sich das Universum nach dem Urknall entwickelte, erkundeten Michel Mayor und Didier Queloz unsere kosmische Nachbarschaft auf der Jagd nach unbekannten Planeten, heißt es weiter. Ihre Entdeckungen haben unsere Vorstellungen von der Welt für immer verändert.
Physiknobelpreise in den vergangenen Jahren
Der Nobelpreis für Physik 2018 wurde zur Hälfte an Arthur Ashkin „für die Entwicklung optischer Pinzetten und deren Anwendung in der Biologie“ verliehen, zur anderen Hälfte gemeinsam an Gérard Mourou und Donna Strickland „für die Entwicklung einer Methode, mit der sich hochenergetische, ultrakurze optische Pulse erzeugen lassen“.
Der Nobelpreis für Physik 2017 wurde zur Hälfte an Rainer Weiss verliehen, zur anderen Hälfte gemeinsam an Barry C. Barish und Kip S. Thorne „für entscheidende Beiträge zum LIGO-Detektor und die Beobachtung von Gravitationswellen“.
Der Nobelpreis für Physik 2016 ging zur Hälfte an David J. Thouless und zur anderen Hälfte an F. Duncan M. Haldane und J. Michael Kosterlitz „für die theoretische Entdeckung von topologischen Phasenübergängen und topologischen Phasen von Materie”.
Den Nobelpreis für Physik 2015 erhielten Takaaki Kajita und Arthur B. McDonald „für die Entdeckung der Neutrinooszillation, die zeigt, dass Neutrinos Masse besitzen“.
Der Nobelpreis für Physik 2014 ging an Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura „für die Erfindung effizienter blauer LEDs, die den Weg zu energiesparenden weißen Lichtquellen ebneten“.
Der Nobelpreis für Physik 2013 wurde an François Englert und Peter Higgs verliehen – „für die theoretische Entdeckung eines Mechanismus, der zu unserem Verständnis des Ursprungs der Masse subatomarer Teilchen beiträgt und der kürzlich durch die Entdeckung des vorhergesagten Elementarteilchens durch die ATLAS- und CMS-Experimente am Large Hadron Collider des CERN bestätigt wurde“.
Den Nobelpreis für Physik 2012 erhielten Serge Haroche sowie David Wineland „für die Entwicklung bahnbrechender experimenteller Methoden, die es ermöglichen, Quantensysteme zu manipulieren“.
Der Nobelpreis für Physik 2011 ging zur Hälfte an Saul Perlmutter und zur anderen Hälfte an Brian P. Schmidt und Adam G. Riess „für die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums durch Beobachtungen weit entfernter Supernovae“.
Den Nobelpreis für Physik 2010 bekamen zu gleichen Teilen Andre Geim und Konstantin Novoselov „für grundlegende Experimente mit dem zweidimensionalen Material Graphen“.
Der Nobelpreis für Physik 2009 ging zur Hälfte an Charles Kao „für seine bahnbrechenden Erfolge auf dem Gebiet der Lichtleitung mittels Fiberoptik für optische Kommunikation“ und zur anderen Hälfte an Willard S. Boyle und George E. Smith „für die Erfindung des CCD-Sensors“.
Der Nobelpreis für Physik 2008 wurde zur Hälfte an Yoichiro Nambu „für die Entdeckung des Mechanismus der spontanen Symmetriebrechung in der Elementarteilchenphysik“ verliehen und zur anderen Hälfte an Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa „für die Entdeckung des Ursprungs der gebrochenen Symmetrie, welche die Existenz von mindestens drei Quarkfamilien voraussagt“.
Den Nobelpreis für Physik 2007 erhielten Albert Fert und Peter Grünberg „für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands“.
Den Nobelpreis für Physik 2006 bekamen John C. Mather und George F. Smoot „für die Untersuchung der kosmischen Hintergrundstrahlung“.
Der Nobelpreis für Physik 2005 ging zur Hälfte an Roy J. Glauber „für seinen Beitrag zur quantenmechanischen Theorie der optischen Kohärenz“ und zur anderen Hälfte an John L. Hall und Theodor W. Hänsch „für ihre Beiträge zur Entwicklung der auf Laser gegründeten Präzisionsspektroskopie, einschließlich der optischen Frequenzkammtechnik“.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/thema/nobelpreis/nobelpreis-fuer-physik-2019/
