Plancksches Wirkungsquantum

Ein Forscher der Deutschen Physikalischen Gesellschaft stößt um 1900 herum an die Grenzen der Wissenschaft. Die Formeln, die es über Licht gibt, widersprechen einem Experiment, das zu der damaligen Zeit in zahlreichen Laboren durchgeführt wurde. Es ist Max Planck, der über Ergebnissen von Gustav Robert Kirchhoff brütet. Dieser beschäftigte sich mit einer Apparatur, die aus Wärme Licht herstellen kann. Auch Planck verfügt über einen sogenannten Hohlraumstrahler. Das ist eine strombetriebene Quelle elektromagnetischer Strahlung. Eine Besonderheit zur damaligen Zeit, da selbst Berlin erst seit wenigen Jahren mit Elektrizität versorgt war. Normalerweise sind Planck Experimente fremd. Er ist Theoretiker und entwickelt lieber Formeln, als Versuche durchzuführen. Doch im Fall des Hohlraumstrahlers versagen alle gängigen Formeln. Planck arbeitet an einem neuen Strahlungsgesetz, mit dem Forscher dieses Licht berechnen können. An diesem Tag will er seine Ergebnisse in der Praxis überprüfen. Eine gedrehte Wärmespindel ist im Inneren einer absolut schwarzen Röhre aufgewickelt. Die Drähte der Spindel werden elektrisch beheizt und es entsteht eine konstante Temperatur. Aus der Öffnung des schwarzen Körpers dringt dann elektromagnetische Strahlung in Form von Licht. Und zwar Licht verschiedener Farben, das heißt: unterschiedlicher Wellenlängen, auch ultraviolettes Licht. Doch die Formeln dieser Zeit sagen: Um Licht dieses Spektrums zu erreichen, bräuchte man unendlich viel Energie. Das ist unmöglich. Forscher bezeichneten dies sogar als ultraviolette Katastrophe. Planck handelt und widerspricht bewusst aber widerwillig den damals geltenden Regeln der Physik. Er entwickelt, besser gesagt „behauptet“ eine neue Konstante. Noch ahnt Planck nicht, dass er damit eine Naturkonstante beschreibt. Das nach ihm benannte Plancksche Wirkungsquantum. Es beschreibt das exakte Verhältnis von Energie und Frequenz eines Lichtteilchens. “h” wie „hilf“ nennt Planck seine Zahl, in der Hoffnung, wie später durch bessere Formeln überflüssig zu machen. 1905 deutet ein Züricher Physiker namens Albert Einsteins Plancks Ergebnisse richtig. Licht gibt nicht kontinuierlich seine Energie ab, sondern in kleinen Päckchen oder Quanten, heute nennen wir sie Photonen. Es ist die Geburtsstunde der Quantenmechanik. 1918 erhält Planck den Nobelpreis für Physik, 1921 Albert Einstein. Das Geheimnis des Lichts scheint entschlüsselt. Und das ist gerade mal 100 Jahre her. Licht auf Knopfdruck ist heute selbstverständlich und gehorcht dabei immer noch Plancks und Einsteins Gesetzen.