150 Jahre TUM – Geschichten zum Jubiläum 2018
Mars Explorer
Der Mößbauer-Effekt und das Wasser auf dem Mars
Im Jahr 2004 landen sie auf dem Mars, um Hinweise auf die Geschichte unseres Nachbarplaneten zu suchen: die Nasa-Raumsonden „Spirit“ und „Opportunity“. Sie sammeln Steine auf, untersuchen sie und schicken die Ergebnisse zur Erde. Dabei finden sie auf ihren kilometerlangen Touren Minerale, die nur in Gegenwart von Wasser entstehen – und beweisen so, dass es auf dem Mars einst Wasser gegeben haben muss.
Ein wichtiges Werkzeug dafür: das sogenannte Mößbauer-Spektrometer, benannt nach dem Münchner Physiker Rudolf Mößbauer. Bei seiner Doktorarbeit an der späteren Technischen Universität München entdeckt er 1958 die „rückstoßfreie Kernresonanzabsorption bei Gammastrahlen“ – und zeigt wenig später, wofür man sie nutzen kann.
Unbekannte Gesteine und Materialien, ob auf dem Mars oder auf der Erde, lassen sich mit diesem „Mößbauer-Effekt“ chemisch analysieren. Das Spektrometer misst dabei die ganz charakteristische Gammastrahlung, die die Atomkerne bestimmter Elemente zurückstreuen, wenn sie von einem radioaktiven Präparat angeregt werden. So lassen sich die chemischen Verbindungen in den untersuchten Gesteinen eindeutig identifizieren. 1961 erhält Rudolf Mößbauer für seine Entdeckung den Nobelpreis, mit damals erst 32 Jahren.
Wie ein Sprung aus dem Boot
Den Mößbauer-Effekt erklärt sein Physiker-Kollege Francisco E. Fujita so: Will ein Kind von einem kleinen Boot an Land springen, so landet es im Wasser, weil es das Boot durch den Rückstoß beim Absprung nach hinten weg stößt. Liegt das Boot aber in einem zugefrorenen See, landet das Kind sicher am Ufer, denn das Boot kann nicht weg.
Mößbauer nahm statt eines Bootes Iridium-191-Atomkerne, die Gammastrahlung aussenden. Wie das Kind überträgt das davoneilende Gamma-Teilchen einen Stoß auf das Atom und verliert dabei etwas Energie – so viel, dass gleichartige Atomkerne nicht mehr angeregt werden. Ist das Atom jedoch fest in einen Kristall eingebaut, geht es dem Gammateilchen wie dem Kind auf dem zugefrorenen See: Es kann seine ganze Energie mitnehmen. Trifft es nun auf einen gleichartigen Atomkern, reicht seine Energie aus, um diesen anzuregen.
Das Geheimnis des Atmens
Lange Zeit streitet die Fachwelt darüber, ob überhaupt und wie genau der für uns lebenswichtige Sauerstoff aus der Atemluft an das Hämoglobin in unseren roten Blutkörperchen gebunden ist. Denn die Kristallstruktur des Moleküls sieht eigentlich so aus, als könnten Sauerstoff und Eisenatom nicht zusammen kommen.
Und doch ist dieser scheinbar unmögliche Komplex aus Eisen und Sauerstoff die chemische Reaktion, die uns alle am Leben erhält, indem das Hämoglobin den Sauerstoff von der Lunge in die Körperzellen transportiert. Mithilfe der Mößbauer-Spektroskopie lässt sich der Streit schließlich lösen. Die Methode beweist: Der Sauerstoff ist tatsächlich an das Eisenatom des Hämoglobins gebunden.
Der zweite Mößbauer-Effekt
Als Rudolf Mößbauer 1961 den Nobelpreis erhält, arbeitet er schon seit einem Jahr in den USA. Am California Institute of Technology sind die Forschungsbedingungen damals deutlich besser als in Deutschland. Doch seine Heimatuniversität will den gebürtigen Münchner unbedingt zurückholen. 1964 macht sie ihm ein Angebot für eine Professorenstelle. Mößbauer ist interessiert – stellt aber Bedingungen: Er fordert ein neu organisiertes Physik-Department nach amerikanischem Vorbild, mit ausreichend Laborräumen und flacher Hierarchie in einem neuen Gebäude in Garching.
Als die Bayerische Regierung der neuen Physik-Fakultät zustimmt, spricht die Presse damals vom „zweiten Mößbauer-Effekt“. 1970 schließlich ist das neue Physik-Gebäude fertig.
„Mößbauers Entdeckung wurde mit enormem Interesse wahrgenommen. Forschung zum Mößbauer-Effekt wurde bereits an vielen Orten begonnen. Durch seine Entdeckung wurde es möglich, im Labor fundamentale Konsequenzen von Einsteins Relativitätstheorie nachzuweisen.“
Ivar Waller, 1961, Nobelkomitee für die Physik der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, in der Laudatio für Rudolf Mößbauer
Radio-Interview mit Rudolf Mößbauer (Deutsche Welle 1968, 14’44 Min.,Download vom Publikationsserver mediatum)
1968 interviewt die Deutsche Welle den jungen Nobelpreisträger Rudol Mößbauer, der kurz zuvor nach Deutschland zurückgekehrt war. Im Interview erzählt er nicht nur, wie ihm seine entscheidende Entdeckung gelang – sondern vergleicht die damaligen Forschungsbedingungen in den USA und Deutschland und plädiert zudem vehement für einen stärkeren internationalen Austausch in der Wissenschaft. (Quelle: Deutsche Welle)
Disclaimer
Diese Geschichte erschien 2018 zum 150-jährigen Jubiläum der TUM auf einer inzwischen deaktivierten Jubiläumswebsite.
Text: Team Web Communications der TUM; Grafiken: KW NEUN
Literatur zur Geschichte der TUM
- Wolfgang A. Herrmann (Hrsg.), Martin Pabst/Margot Fuchs (Verf.), Technische Universität München - Geschichte eines Wissenschaftsunternehmens, 2 Bd., Berlin 2006.
Link zum Online-Katalog der Universitätsbibliothek - Wolfgang A. Herrmann, Winfried Nerdinger (Hrsg.), Die Technische Hochschule München im Nationalsozialismus, München 2018.
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Link zu Exemplaren in der Universitätsbibliothek - Irene Meissner, Bauten+Kunst. Technische Universität München 1868-2018, München 2018. Link zum Online-Katalog der Universitätsbibliothek
- Martin Pabst, Alumni der TUM. Prägende Gestalter aus der Technischen Universität München, München 2018. Link zum Online-Katalog der Universitätsbibliothek
- Martin Pabst, Köpfe der TUM. Geniale Entdecker und Erfinder aus der Technischen Universität München, München 2018. Link zum Online-Katalog der Universitätsbibliothek
- Brigitte Röthlein, Pioniere gestalten die Welt der Technik. 150 Jahre Forschung an der Technischen Universität München, München 2018. Link zum Online-Katalog der Universitätsbibliothek
Weitere Bücher und Informationen zur Geschichte der TUM
Dank
Wir danken allen, die uns beim Schreiben der Texte und bei den Visualisierungen unterstützt haben. Insbesondere den Autorinnen und Autoren der genannten Bücher, den Expertinnen und Experten an den Lehrstühlen, den Professoren und Professorinnen, den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie den Pressereferentinnen und -referenten des Corporate Communications Centers der TUM. Dank gilt auch den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Architekturmuseums, des TUM Klinikums Deutsches Herzzentrum, des TUM Klinikums rechts der Isar, der European Space Agency (ESA) und allen anderen, die uns fachlich beraten und Bildmaterial zur Verfügung gestellt haben.
Die Jubiläumsgeschichten verfasste das Team Web Communications der TUM. Die Umsetzung der grafischen Inhalte übernahm die KW NEUN – Designagentur.