| |
HANS BETHE und die Energie der Sonne. Lebensdaten: geb. 1906. Bei der Kernfusion wird durch die Kollision und das Verschmelzung zweier Atomkerne Energie freigesetzt. Wie solche Vorgänge in Himmelskörpern wie der Sonne ablaufen, wobei ständig enorme Licht- und Energiemenge frei werden, gehört zu den grundlegendsten Leistungen von Hans Bethe. Historisch gesehen markiert seine Arbeit, wie SHELDON GLASHOW formulierte, den Punkt in der modernen Physik, »an dem Makroversum und Mikroversum ineinander überzugehen beginnen.« Bethe gehört zu den angesehensten Wissenschaftlern des 20. Jahrhunderts. In den 30er Jahren emigrierte er aus dem nationalsozialistischen Deutschland in die USA. Während des Zweiten Weltkriegs war er entscheidend am Bau der Atombombe beteiligt, wandte sich aber später wie viele andere Physiker gegen die weitere Verbreitung von Kern- waffen. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion 1991 war er einer der vielen einflußreichen Wissenschaftler, die sich für den bilateralen Abbau nuklearer Sprengköpfe einsetzten. Hans Bethe wurde am 2. Juli 1906 in Straßburg als Sohn von Albrecht Theodor Julius Bethe und Anna Kuhn, die aus einer jüdischen Familie stammte, geboren. Sein Vater war Physiologe und arbeitete als Privatdozent an der Universität Straßburg. In seiner Jugend hatte Bethe nur wenig Freunde gleichen Alters. »Ich verbrachte mein Leben fast vollständig in der Gesellschaft von Erwachsenen - mit meinen Eltern und nahen Verwandten ... Mein Vater sprach mit mir über wissenschaftliche Dinge.« Mit vierzehn Jahren befaßte er sich mit der Differentialrechnung. In den Jahren nach dem Ersten Weltkrieg bildete sich - teils unter dem Einfluß des politisch liberalen Vaters - Bethes gemäßigte linksgerichtete politische Überzeugung. Ab 1924 besuchte er die Universität Frankfurt, wechselte aber bald nach München, wo er den bekannten Physiktheoretiker Arnold Sommerfeld kennenlernte. 1928 promovierte er und dozierte dann an den Universitäten in Frankfurt und Stuttgart. Seine Dissertation und seine frühen Aufsätze entstanden auf dem fruchtbaren Boden der Quantenmechanik. 1930 verbrachte er jeweils einige Zeit in England, an NIELS BOHRS Institut in Kopenhagen und in Italien, wo er mit ENRICO FERMI zusammenarbeitete. Eine seiner ersten Arbeiten lieferte eine elegante Berechnungsart für die Verzögerung geladener Teilchen beim Durchgang durch Materie. Wie viele andere Wissenschaftler jüdischer Abstammung war Bethe mit dem Aufstieg des Nationalsozialismus gezwungen, Deutschland zu verlassen. 1933 verlor er seine Universitätsanstellung. Er ging nach England und arbeitete an den Universitäten in Manchester und Bristol. 1935 siedelte er schließlich in die Vereinigten Staaten über, erhielt an der Cornell University eine Stelle als Assistenzprofessor für theoretische Physik und zwei Jahre später eine volle Professur. Als er die Defizite in der amerikanischen Kernphysik erkannte, verfaßte er in den Jahren 1936 und 1937 für die Zeitschrift Review of Modern Physics drei Aufsätze, die einen umfassenden Überblick über das gesamte Wissen der Zeit zur Kernphysik boten. »Bethes Bibel«, wie diese Artikel genannt wurden, fand weite Beachtung und festigte seinen Ruf in der amerikanischen Physik. Bethes bedeutendste Leistung in der theoretischen Physik war seine Theorie zur Sonnenenergie. 1938 nahm er an einer von George Gamow und EDWARD TELLER organisierten astrophysikalischen Konferenz in Washington teil. Thema war die stellare Energieerzeugung, eine Frage, die in den Blickpunkt der Teilchenphysik gerückt war. Die eigentliche Energiequelle eines Sterns wie der Sonne war nicht bekannt. Weder die Schwerkraft noch gewöhnliche chemische Reaktionen konnten den ungeheuren Hitzeausstoß erklären. Die komplexe Frage - auf den Punkt gebracht -lautete: Wie konnte die Sonne Licht und Hitze abstrahlen, ohne innerhalb einer kurzen Zeitspanne auszubrennen? Je mehr man über den Zusammenstoß atomarer Teilchen wußte, um so plausibler wurde die Annahme, daß bei dem Prozeß die Kernfusion eine entscheidende Rolle spielt. Der Gedanke war bereits 1930 von ARTHUR EDDINGTON aufgeworfen worden, ohne daß dieser jedoch zu sagen vermochte, inwieweit daran Elementarteilchen beteiligt waren. Bethes Entdeckung von 1938 - kurz nach der Konferenz in Washington - zeigte, daß die Energie eines Sternes durch einen Zyklus von Kernumwandlungsprozessen ständig neu geschaffen wird. Man wußte, daß die Sonne hauptsächlich aus den beiden leichtesten Elementen Wasserstoff und Heli- um sowie aus einigen schwereren Elementen besteht. Bethe suchte nun nach einem Element, das bei der stellaren Kernfusion als Katalysator agieren konnte. »Ich ging systema fisch das Periodensystem durch«, erinnerte er sich Jahre später, »aber alles ergab keinen Sinn. Was immer ich auch benutzte, Lithium, Beryllium etc., wäre bei dem Prozeß zerstört worden. Außerdem waren auf der Erde und den Sternen diese Stoffe sowieso nicht in ausreichender Menge vorhanden. Daher konnten diese Elemente als Energielieferanten über die lange Zeitspanne, in der das Universum schon besteht, nicht in Frage kommen. Schließlich versuchte ich es mit Kohlenstoff ... und in diesem Fall funktionierte die Reaktion wunderbar. Man durchläuft sechs Reaktionen, und am Ende kommt man zum Kohlenstoff zurück.« In den sechs Wochen nach der Washington-Konferenz arbeitete Bethe die Gleichungen aus. Wasserstoffprotonen, die auf einen Kohlenstoffkern treffen, bilden ein instabiles Stickstoffisotop. Das wandelt sich sofort in ein Kohlenstoff- und dann in ein stabiles Stickstoffisotop um, wobei Gammastrahlen als Energie freigesetzt werden. Wird der Stickstoff erneut von Protonen getroffen, entsteht ein Sauerstoffisotop, das sich in ein weiteres stabiles Stickstoffisotop umwandelt Und wird dessen Kern gespalten, entstehen zwei Atomkerne - ein Helium- und Kohlenstonern. Der Zyklus kann von neuem beginnen. Bethe konnte nachweisen, daß die sechs Schritte des Zyklus mit den verfügbaren Daten über die Temperatur und der von den Sternen abgestrahlten Energie prinzipiell übereinstimmten. Während des Zweiten Weltkriegs überwand Bethe seine anfängliche Skepsis und willigte ein, sich am Bau der Atombombe zu beteiligen. Auf Einladung von J. ROBERT OPPENHEIMER nahm er am Manhattan Project teil und war Leiter der theoretischen Abteilung in Los Alamos. Zu Bethes Aufgaben gehörte es herauszufinden, wie die Kettenreaktion der Bombe gestartet werden konnte. Bethe stand dabeifünf mit speziellen Aufgaben betrauten Arbeitsgruppen vor und glich dabei, wie ein Beobachter notierte, »einem Schlachtschiff, das von einer Eskorte kleinerer Schiffe, den jüngeren Theoretikern, umringt war und sich majestätisch über den Ozean in das Unbekannte vorschob.« Obwohl seine Arbeit entscheidend zum Bau der Atombombe beitrug, wurde die nukleare Abrüstung zu einem wichtigen Thema in Bethes späterer Karriere. Noch in Los Alamos zerbrach seine enge Freundschaft mit Edward Teller, was nicht zuletzt historische Folgen hatte. Nach dem Krieg wurde Teller zu einem rigiden Befürworter der Wasserstoffbombe und war einer der Architekten der Rüstungspolitik des Kalten Krieges. Bethe dagegen wies wiederholt auf die Gefahren eines Atomkriegs hin. Ursprünglich gegen den Bau der Wasserstoff-»Superbombe«, die Teller stark befürwortete, änderte Bethe jedoch seine Meinung, als er zu der Überzeugung kam, daß die Sowjetunion zum Bau der Wasserstoffbombe in der Lage war, und nahm an ihrer Entwicklung teil. Bethe kehrte 1946 nach Cornell zurück, wo er seine Arbeit zur theoretischen und angewandten Physik fortsetzte. Dort arbeitete er an einer Vielzahl von Problemen, darunter über die Schockwellentheorie und die als Mesonen bezeichneten Elementarteilchen. 1947 entwickelte er eine Theorie zur Erklärung der »Lamb-Verschiebung«, der winzigen Veränderung des Energieniveaus einer Wasserstoffbombe, die einen der wichtigsten Beiträge Bethes zur Entwicklung der Quantenelektrodynamik darstellt. 1967 wurde ihm für seine Arbeiten zur Kernphysik, insbesondere zur Sonnenenergie, der Nobelpreis für Physik verliehen. Bethe wurde einer der wichtigsten Wissenschaftler, der sich gegen die weitere Verbreitung von Atomwaffen aussprach. 1958 gehörte er der Delegation an, die bei der Genfer Konferenz den ersten Vertrag für einen Atomwaffenteststop ausarbeitete. Während Nixons Regierungszeit kritisierte er die Stationierung des Safeguard-Raketensystems. 1972 unterstützte er den Vertrag zur Reduzierung ballistischer Raketen. Die Debatten zwischen ihm und Teller fanden in den 80er Jahren ihre Fortsetzung, als sich Bethe vehement gegen Tellers kostspieliges Star-Wars-Programm aussprach, und in den 90er Jahren trat er für die weitere Reduzierung der weltweiten Atomwaffenarsenale ein. »Ich verspüre große Erleichterung«, schrieb er, »daß diese Waffen seit dem Zweiten Weltkrieg nicht mehr eingesetzt worden sind; eine Erleichterung, die jedoch mit dem Schrecken einhergeht, daß zehntausende dieser Waffen seitdem gebaut wurden ...« Bethe, ein hochangesehener Lehrer, publizierte weiterhin, nachdem er 1975 von Cornell in den Ruhestand trat. »Nichts ist so interessant wie die Wissenschaft«, sagte er. »Und so lange das Gehirn mitmacht, werde ich mich damit beschäftigen.« 1939 hatte er Rose Edwald, die Tochter des Physikers Paul Edwald, geheiratet; sie haben zwei Kinder. |
|
