Nun, nach den letzten beiden packenden Vorträgen wird es wohl sehr schwer für mich werden, den Erwartungen gerecht zu werden.
Ich werde aber mein Bestes geben.
Ich bin Niedrigtemperaturphysiker und erforsche die Eigenschaften von Materie nahe dem absoluten Nullpunkt,
insbesondere die meiner Lieblingsmaterie Helium-3. Ich habe meinen Vortrag mit selbst gemachten Fotos dekoriert.
Das hier ist die Golden Gate Bridge, wie Sie erkennen werden.
Als Erstes möchte ich eine Frage stellen: Wir können die Entdeckungen,
die unsere Denkweise über die Natur am stärksten verändert haben, nicht vorhersehen.
Wie kommt es aber dann zu solchen Entdeckungen?
Und gibt es Forschungsstrategien, die die Wahrscheinlichkeit solcher Entdeckungen deutlich erhöhen können?
Ich möchte dies anhand einer verketteten Liste von Entdeckungen und Erfindungen verdeutlichen,
die vor langer Zeit stattfanden, wobei ich mit einem meiner größten Helden beginne, nämlich Heike Kamerlingh Onnes,
der ja der erste Mensch war, der Helium verflüssigt hat.
Aber dann versuchte er ... Kamerlingh Onnes war in dem Bemühen, als Erster das leichteste
und flüchtigste der atmosphärischen Gase zu verflüssigen, im Grunde genommen ein Konkurrent von Dewar.
Und nach der Heliumverflüssigung pumpte Kamerlingh Onnes den Dampf auf die Flüssigkeit, um zu sehen,
bei welcher Temperatur sich Helium verfestigt. Das war exakt das, was Dewar mit Wasserstoff gemacht hatte.
Leider verfestigt sich Helium aber bei keiner Temperatur unter dem eigenen Dampfdruck, auch nicht am absoluten Nullpunkt.
Das frustrierte Kamerlingh Onnes schließlich und er suchte nach einer anderen interessanten Frage,
die er mit diesem bemerkenswerten Gefriergerät beantworten könnte, das er gebaut hatte. Das war wirklich ein sehr komplexes Gerät.
So kam er zu ... Es gab eine Diskussion darüber, was in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit von Metallen passieren würde,
wenn man sie auf den absoluten Nullpunkt herunterkühlen könnte.
Eines der Argumente war, dass man beim Herunterkühlen von sehr reinem Metall die Gitterschwingungen eliminieren würde,
die die Leitungselektronen verteilen. Und deshalb würde der elektrische Widerstand langsam auf null absinken.
Die andere Denkrichtung vermutete aber, dass die Leitungselektronen, die im Innern des Metalls frei herumwandern können,
bei Abkühlung auf eine gewisse Temperatur auf den Ionen, von denen sie stammen,
rekondensieren würden und die gesamte elektrische Leitfähigkeit aufhören würde.
Kamerlingh Onnes wählte deshalb eine sehr reine Quecksilberprobe, also ein Metall, das besonders leicht zu reinigen ist,
und gab es seinem Mitarbeiter Gilles Holst, der im Wesentlichen den elektrischen Widerstand maß.
Hier sehen Sie also die Messungen des elektrischen Widerstandes ... Dies ist der Widerstand bei zwei Tausendstel Ohm.
Das sind 4,2 Kelvin, das sind 4 Kelvin. Und Sie sehen, dass der elektrische Widerstand Richtung null langsam abfällt.
Aber bei einer Temperatur von etwas über 4,2 Kelvin war ein unterbrochener Abfall des elektrischen Widerstands
auf einen Wert festzustellen, der unter 10^-5 Ohm lag, was der Auflösung des Gerätes entsprach.
Ich könnte mir vorstellen, dass Kamerlingh Onnes ziemlich ungläubig gewesen sein muss.
Er dachte wohl, dass sich an diesem Punkt eine elektrische Leitung von der Probe gelöst hat.
Aber das war natürlich nicht der Fall. Dies war die erste Beobachtung der Supraleitfähigkeit.
Betrachten wir nun die entsprechenden Forschungsstrategien, die diese Entdeckung ermöglicht haben.
Erstens: Nutze die bestverfügbaren Geräte. Und ich muss sagen, dass diese sehr komplizierte Konfiguration von Gefrierprozessen,
die Kamerlingh Onnes entwickelt hatte, wirklich einzigartig war und es tatsächlich ermöglichte,
geringere Temperaturen zu erreichen, als irgendjemand anderes beobachten konnte.
Erfinde die Techniken nicht neu, sondern leihe sie dir aus, sofern möglich.
Dewar und Kamerlingh Onnes standen in einem ziemlich erbitterten Konkurrenzkampf miteinander,
den jeder von ihnen unbedingt gewinnen wollte. Dewar hatte den Dewar-Kolben für seine Untersuchungen entwickelt.
Kamerlingh Onnes war sehr glücklich, dass er sich diese Technik leihen konnte, obwohl die beiden erbitterte Rivalen waren.
Erforsche ein unerforschtes Gebiet der Physiklandschaft.
In diesem Fall beschäftigen wir uns mit den Eigenschaften von Materie bei Temperaturen, die nie zuvor erreicht worden waren.
Und nach der Verflüssigung von Helium machte Kamerlingh Onnes genau das Gleiche, was Dewar mit Wasserstoff getan hatte.
Dewar hatte den Dampf über den Wasserstoff nach oben gepumpt, um für weitere Abkühlung zu sorgen und herauszufinden,
wann sich der Wasserstoff verfestigt. Dewar versuchte das - über eine relativ lange Zeit - mit flüssigem Helium.
Jedoch verfestigt sich flüssiges Helium nicht unter seinem eigenen Dampfdruck.
Deshalb dachte er darüber nach, welche anderen aktuellen, großen Fragen er mit diesem Gefrierprozess,
den er entwickelt hatte, beantworten könnte.
Und vor diesem Hintergrund würde ich sagen, dass ein Misserfolg eine Einladung sein kann, etwas Neues auszuprobieren.
Und das ist genau das, was Kamerlingh Onnes tat. Und ich sollte ergänzen: Achte auf unerklärliche, subtile Phänomene.
Betrachte sie nicht als unbedeutend.
Kamerlingh Onnes hat in seinem Protokollbuch notiert, dass das flüssige Helium bei einer Temperatur
von ungefähr 2 Kelvin aufhörte zu kochen.
Das war natürlich auf den Beginn der Suprafluidität in Helium-4 zurückzuführen, was jahrelang Forschungsthema war.
Und das hier ist wohl einer meiner weiteren großen Helden, Pyotr Kapitsa, der 1978 den geteilten Nobelpreis dafür erhielt,
dass er im Winter 1937 in Moskau Messungen von supraflüssigem Helium durchgeführt hatte.
Man könnte dies für ungerecht halten, weil Kapitsa bei einer niedrigeren Temperatur startete,
denn es herrschen dort doch wesentlich geringere Außentemperaturen.
Aber tatsächlich ist Kapitsa derjenige, der erstmalig die Supraleitfähigkeit in Helium beobachtet hat.
Er teilte sich den Nobelpreis aber mit zwei sehr ungleichen Kollegen,
deren Arbeit überhaupt nichts mit seiner eigenen Forschung zu tun hatte.
Das waren nämlich Arno Penzias ... als ich bei Bell Laboratories tätig war, war Arno der Chef meines Chefs meines Chefs ...
und Robert Wilson. Und natürlich hatten die Arbeiten dieser beiden überhaupt nichts mit Niedrigtemperaturphysik zu tun,
sondern mit der Entdeckung der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung.
Penzias hatte AT&T davon überzeugt, ihnen, das heißt Penzias und Wilson,
die Verwendung dieser sehr eleganten Hightech-Maschine zu erlauben, um aus dem Weltraum einfallende Strahlung zu beobachten.
Das hier ist eine Horn-Antenne, die den Vorteil hat, dass sie sich nicht an Strahlung vom Boden koppelt.
Und sie wurde von AT&T eigentlich dazu entwickelt, die Durchführbarkeit der Satelliten-Telekommunikation zu testen.
Und das Entscheidende ist nicht diese Horn-Antenne, sondern,
dass sich innerhalb dieses kleinen Gehäuses einer der leisesten Receiver seiner Zeit befand.
Er basierte auf der Maser-Entwicklung von Charles Townes, der hier zu sehen ist. Das hier ist allerdings der Ammoniak-Maser 2.
Aber diese Technik hätte es Penzias und Wilson nicht ermöglicht, ihr Vorhaben umzusetzen.
Tatsächlich war es dann Nicholas Blumbergen, der den Maser so modifizierte,
dass es sich um einen legierten Rubin-Maser handelte, der auf eine Temperatur von 4,2 Kelvin heruntergekühlt werden konnte.
Und dadurch entstand tatsächlich der empfindlichste Radioempfänger seiner Zeit. Das sind also frühe Nachweise aus diesen Tagen.
Und ich darf wohl sagen, dass auch noch zu meiner Zeit als Doktorand alle Daten aus einem Streifenschreiber stammten.
Und ich weiß nicht, ob ich bereits erklärt habe, was ein Streifenschreiber ist,
aber dabei wird ein Stück Papier unterhalb eines sich hin- und her bewegenden Stiftes entlang gezogen.
Wie auch immer, hier schaut er sich das Ergebnis an. Das Signal bewegt sich also in diese Richtung, die Zeit in diese Richtung.
Und er betrachtet also das Signal, das von der Antenne kommt. Und dann hat er einen Mikrowellenschalter.
Er schaltet auf eine Kälteleistung um, bei der es sich grundsätzlich um einen schwarzen Körper handelt,
der auf 4,2 Kelvin heruntergekühlt wird, und vergleicht die Rauschmaße.
Und schließlich stellten sie bei einem Niveau von rund 3,3 Kelvin ein zusätzliches Rauschen fest, was sie nicht verstanden.
Sie gingen also zurück und kletterten tatsächlich in die Antenne hinein.
Dort stellten sie fest, dass sich im Antennengehäuse Tauben niedergelassen hatten.
Also: Vor dem Start eines Experiments sollte man immer seine Geräte überprüfen, insbesondere auf Taubennester.
Sie rissen also die Taubennester auseinander und, soweit ich weiß,
waren einige der Kupferplatten im Innern der Antenne korrodiert und mussten ersetzt werden.
Aber tatsächlich konnten sie nichts tun, um dieses zusätzliche Rauschen zu beseitigen.
Heute wissen wir natürlich, dass dieses Rauschen spezifisch ist.
Es handelt sich nämlich um die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung.
Schauen wir uns also die relevanten Forschungsstrategien an. Nutze die bestverfügbare Technik.
In diesem Fall hatten Penzias und Wilson das Glück,
dass sie sich wahrscheinlich den besten Receiver der damaligen Zeit leihen konnten. Erfinde das Rad nicht neu.
Leihe es aus, sofern möglich. Und diesen Grundsatz befolgten sie. Untersuche einen Parameterraum, der unerforscht ist.
Sie waren die ersten, die absolute Funk-Rauschmessungen durchgeführt haben ... Funkrauschen aus dem Weltraum.
Und dann geht es letztlich darum - und ich denke, das ist für jeden Forscher sehr wichtig -, zu verstehen,
was ihre Instrumente eigentlich messen.
Es wäre sehr einfach für Penzias und Wilson gewesen zu sagen: "Nun gut, hier gibt es ein bisschen zusätzliches Rauschen."
Und dann hätten sie das einfach übergehen und die Grundlinie ihres Instruments neu definieren können.
Aber das haben sie nicht getan. Das ist natürlich ... das war vom COBE-Satelliten.
Es zeigt die Intensität dieser Strahlung als Funktion der Wellenlänge.
Und die Temperatur liegt bei 2,725 Kelvin mit einer Auflösung von einem tausendstel Grad. Ziemlich beeindruckende Messung.
Aber wenn man sich die Intensitätsverteilung dieser Strahlung als Funktion der Position im Himmel anschaut, stellt man fest ...
Nun, als erstes sieht man aufgrund der Erdgeschwindigkeit eine Dopplerverschiebung.
Es ist in einer Richtung wärmer und in der anderen Richtung kälter. Es ist wärmer in Richtung der Erdbewegung.
Und das verliert sich dann schnell.
Und dann sieht man die Ebene der Milchstraßengalaxie, die möglicherweise auch schnell verschwindet.
Aufgrund des von Staub verursachten Streulichts sieht man das wirklich kaum, außer bei langen Wellenlängen.
Und wenn man das einmal aus dem Blick verloren hat, bleiben nach wie vor diese Schwankungen.
Und diese Schwankungen sind relativ gut reproduzierbar, was tatsächlich vermuten lässt,
das nicht etwas Luft oder Ähnliches in das Gerät gelangt ist.
Auf jeden Fall wurde letztendlich sehr deutlich, dass das, was sie dort sahen, die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung war.
Und John Mather und George Smoot konnten sich dann 2006 den Nobelpreis für Physik teilen für ihre Entdeckung,
dass das Spektrum der Hintergrundstrahlung dem Strahlungsgesetz eines schwarzen Körpers gehorcht,
und ihre Entdeckung der Anisotropie des kosmischen Mikrowellenhintergrunds.
Ich weiß zwar nicht, wie sich diese Jungs gefühlt haben, als sie ihre Entdeckung machten,
aber für mich war das immer sehr aufregend. Ich nehme noch einmal einen Perspektivwechsel vor.
Das hier ist ein Teil der Iguaçu Falls.
Ich bin ein begeisterter Fotograf und liebe es, meine Bilder in meine Präsentationen einzustreuen, wie ich bereits sagte.
Fortschritte in den Wissenschaften führen oft zu Erfindungen und Techniken, von denen die Menschheit profitieren könnte.
Aber oft weiß man im Vorfeld nicht, woher ein bestimmter, der Menschheit dienlicher Fortschritt kommen könnte.
Denken Sie beispielsweise an die Kernspinresonanz.
Wir haben heute bereits zwei wunderbare Vorträge zur Kernspinresonanz gehört,
die in der Tat eines meiner Lieblingsbeispiele für das intellektuelle Eindringen in die Natur ist.
Nur ein Jahr nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges wurde 1946 die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR)
von diesen Herren hier, nämlich Felix Bloch an der Stanford University und Ed Purcell an der Harvard University, erfunden.
Und ich vermute mal, was passiert ist, als sie den Nobelpreis gerade einmal sieben Jahre später erhielten.
Die Presse erscheint und bittet sie, ihre Entdeckung zu erläutern.
Und dann sagt man so etwas wie, dass man Kernspins in einem Magnetfeld verarbeitet oder ähnliches.
Und nach einer gewissen Zeit wird die Presse ungeduldig und sagt dann: "Erklären Sie einfach,
wofür die NMR-Technik gut sein könnte."
Und wahrscheinlich - ich habe das nirgends schriftlich festgehalten gesehen, aber ich habe mit vielen Menschen in Harvard
und Stanford gesprochen - hat Felix Bloch, der etwas griesgrämig war, tatsächlich vermutet,
dass die NMR-Technik für verdammt wenig zu gebrauchen war.
Damit will ich sagen, dass er diese Technik für einen speziellen Zweck erfunden hat und keine anderen Anwendungen im Blick hatte.
Ed Purcell war ein etwas geduldigerer und freundlicherer Mensch, glaube ich. Ich kannte Ed Purcell gut.
Felix Bloch kannte ich überhaupt nicht. Als ich nach Stanford kam, war er bereits tot.
Aber Ed Purcell hat tatsächlich vorgeschlagen, dass man die Kernspinresonanz nutzen könnte, um Magnetfelder zu kalibrieren.
Nun, schauen wir einmal, was die Visionäre, die die NMR-Technik erfunden haben, nicht berücksichtigt hatten.
Es hat tatsächlich nicht sehr lange gedauert, bis man sehr homogene Magnetfelder erzeugen konnte.
Und bei Betrachtung der Protonen im organischen Lösungsmittel stellten sie fest,
dass die Protonen nicht alle bei der gleichen Frequenz resonierten. Es gab Triplette und Quadrupel.
Und diese Dinge waren typischerweise um mehrere Parts per Million verschoben.
Und es wurde sehr schnell klar, dass diese Verschiebungen das Ergebnis der Molekülbindungslängen
und Interaktionen zwischen den kernmagnetischen Momenten waren.
Der nächste große Schritt wurde dann auch tatsächlich durch Richard Ernst vollzogen.
Sie haben seinen Vortrag gehört und es widerstrebt mir sehr, über etwas zu sprechen, an dem ich nicht mitgewirkt habe.
Aber das war eine spektakuläre Entwicklung in der NMR-Technik.
Richard Ernst, der ja Schweizer ist, arbeitete mit verschiedenen Partnern in Palo Alto
in der Nähe der Stanford University zusammen. Und er erfand die sogenannte P-NMR-Technik (Pulsed NMR), bei der ein sehr,
sehr kurzer Impuls auf das Hochfrequenzfeld angewandt wird.
Und tatsächlich wurden dadurch die Kernspins von jedem gewünschten Winkel aus gelenkt.
Und dann wurde ein Prozess initiiert und man erhielt dann eine sehr präzise Verarbeitungsperiodizität.
Das ist im Grundsatz das, was als zweidimensionale NMR bezeichnet wird.
Und sie ermöglicht es wirklich, die Art dieser Bindungen festzustellen.
Die Struktur lässt sich zwar nicht genauestens darstellen. Aber das war tatsächlich ein bemerkenswerter Fortschritt.
Und deshalb erhielt Richard Ernst für seine Beiträge zur NMR-Technik einen Teil des Nobelpreises für Chemie 1991.
Der erste Nobelpreis für die Entwicklung der NMR-Technik war im Bereich der Physik verliehen worden.
Richard Ernst arbeitete dann in der Schweiz mit einem weiteren Kollegen zusammen, nämlich Klaus Wüthrich, der ebenfalls hier ist.
Und Kurt Wüthrich teilte sich nicht den Nobelpreis mit Richard Ernst.
Und ich weiß eigentlich nicht, ob ich das sagen sollte oder nicht.
Aber ich stelle mir vor, dass er etwas unglücklich war, dass er den Nobelpreis nicht mit ihm teilte,
weil die beiden sehr eng zusammengearbeitet hatten.
Aber Kurt Wüthrich setzte dann seine Arbeit allein fort und entwickelte schließlich eine sehr komplexe Pulssequenz,
die es jedem, der über die Apparatur verfügt, ermöglicht, selbst komplizierte Moleküle
wie die hier dargestellten Proteine aufzuklären. Hier ist also Kurt Wüthrich bei der Entgegennahme seines Nobelpreises zu sehen.
Die Nobelpreisverleihung an Richard Ernst erfolgte 1991. Das hier war also elf Jahre später.
Kurt Wüthrich erhielt seinen eigenen Nobelpreis.
Meine Frau mag das nicht, aber wenn man sehr genau hinschaut, sieht man sein Lächeln.
Jeder würde in einem solchen Moment seines Lebens lächeln. Dann ging die Entwicklung der NMR-Technik weiter.
Und letzten Endes hat man sich das Potenzial dieser Technik realisiert.
Ich darf wohl sagen, dass ich als einer der Ersten einen Magnetfeldgradienten auf eine Probe anwandte,
die ich mit NMR untersuchen wollte. Und dann wird jedes Kernspin, die Position jeden Kernspins durch die Frequenzverschiebung
des angewandten Magnetfeldgradienten markiert. Das hier ist ein sehr gesundes menschliches Knie.
Sie sehen den Innenmeniskus, der in sehr gutem Zustand ist.
Leider besteht mein Knie heute aus Titan und deshalb kann man dort wahrscheinlich solche Messungen nicht vornehmen.
Aber für die Entwicklung dieser MRI-Technik, so heißt sie, teilten sich Paul Lauterbur
und Peter Mansfield 2003 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin und nicht für Physik oder Chemie.
Erstaunlicherweise war dies bereits der vierte Nobelpreis, der für Entwicklungen der NMR-Technik verliehen wurde
und in der dritten unterschiedlichen Disziplin, also in der Physik, in der Chemie und in der Physiologie oder Medizin -
ein enorm bemerkenswertes und wertvolles Instrumentarium.
Jetzt mache ich wirklich einen Schwenk und erzähle etwas über meine Entdeckung.
Denn es geht bei meinem Vortrag hier nicht um eine spezielle Art der Physik, sondern um den Prozess von Entdeckungen.
Um an meinem Lebensanfang zu beginnen, muss ich berichten, dass ich geboren wurde.
Das ist natürlich nicht mein Stammbaum ... Mein Vater war Arzt, meine Mutter Krankenschwester.
Sie gab aber ihren Beruf auf, um eine ungezogene Bande von fünf Kindern aufzuziehen.
Ich war der Sohn Nummer 2 und sehr vielseitig interessiert.
Ich glaube wirklich, dass sich ein entscheidender Wendepunkt in meinem Leben ereignete,
als ich im Alter von fünf Jahren zu Weihnachten eine elektrische Eisenbahn geschenkt bekam.
Bis zum Ende des ersten Weihnachtstages hatte ich die Lokomotive total auseinandergenommen, um den Elektromotor freizulegen.
Hätten meine Eltern ob dieser Zerstörung mit mir geschimpft und mich ohne Essen ins Bett geschickt,
würde ich wohl heute nicht diesen Vortrag hier halten.
Wenn Sie mich also fragen, was mich am stärksten hinsichtlich meiner Art beeinflusst hat, über Wissenschaft zu denken,
war es tatsächlich keiner der Lehrer am Caltech oder an der Cornell University.
Es war dieser Mann hier, William Hawk, mein Chemielehrer.Eines Tages kam er in den Klassenraum.
Er hatte einen 1-Liter-Milchkarton mitgebracht.Tatsächlich war es ein 1-Quart-Milchkarton.Und darin befand sich etwas.
Und er sagte: "Forschung ist wie der Versuch herauszufinden, was sich im Innern des Milchkartons befindet.
Dazu kann man verschiedene Experimente durchführen.
Und immer, wenn man ein Experiment durchführt, stellt man eine Naturfrage. Die Natur muss unsere Fragen beantworten.
Aber die Antworten der Natur sind etwas vage und schwer zu verstehen.
Dann muss man also weitere Experimente durchführen, weitere Fragen stellen,
um die eigene Interpretation der ersten Antworten der Natur einzuschränken." Und so denke ich auch heute noch darüber.
Es ist grundsätzlich ein Prozess, bei dem man versucht, der Natur ein Schnäppchen zu schlagen,
damit sie ihre Geheimnisse preisgibt.
Und es ist - insbesondere spät in der Nacht - wirklich ein interessanter Aspekt, dass man mit der Natur spielt.
Nach der Highschool wechselte ich als Student zum Caltech.
Das war damals zu der Zeit, als Richard Feynman noch alle Studenten unterrichtete.
Ich muss sagen, dass das für jemanden wie mich, der wirklich zutiefst an der Physik interessiert ist, eine phänomenale Zeit war.
Und es ist bemerkenswert, dass ein so großartiger Physiker alle Studenten unterrichtete.
Allerdings waren wir zu Beginn 192 Studienanfänger, aber nur 120 traten ihr zweites Jahr an.
Und ich glaube sagen zu können, dass Richard Feynman damit etwas zu tun hatte.
Fazit war also, dass nur 60% meines Studienjahrgangs im zweiten Jahr noch dabei war.
Ich weiß also nicht, ob ich Richard Feynman danken sollte.
Ich sollte es und ich habe es auch tatsächlich später gemacht, als ich einmal Gastgeber seines Besuches bei Bell Laboratories war.
Egal, nach Abschluss des Caltech wechselte ich zur Cornell University, um zu promovieren.
Und das hier ist ein Bild von der Cornell University, das wohl im Herbst entstanden ist.
Damals gab es in diesem ersten Semester im Fachbereich Physik zwei Vorträge über neue Kältetechniken,
die mir sehr vielversprechend erschienen, um die Natur eines neuen und sehr differenzierten Bereichs zu untersuchen.
Das erste war der Helium-3/Helium-4 Mischungskryostat.
Wenn man Helium-3, eine Mischung aus Helium-3 und Helium-4 herunterkühlt, entmischt sich das Helium-3 in die obere Region
und man erhält eine Mischung von Helium-4 mit rund 6% Helium-3 darunter.
Wenn man diesen Bereich nach oben pumpt, diffundieren tatsächlich mehr Helium-3-Atome durch diese Phasengrenzen hindurch.
Und in dem Prozess besetzt jedes Atom ein größeres Volumen. Das bedeutet, dass es eine größere Entropie hat.
Diese Entropie entsteht durch die Aufnahme von Wärme von außen.
Das hier ist ein Bild meines Helium-3/Helium-4 Mischungskryostats, den ich im ersten Doktorandenjahr gebaut habe.
Hier ist die Entropie von flüssigem Helium-3 dargestellt, die Linie dort. Und das hier ist festes Helium-3.
Im festen Helium können die Kernspins entweder nach oben oder nach unten zeigen.
Das ergibt R log 2, bis eine sehr tiefe Temperatur erreicht wird, wo man die Kernspinordnung sieht.
Die latente Verfestigungswärme ist also negativ, was ziemlich merkwürdig ist.
Und das war bereits von einem russischen Theoretiker, nämlich Isaak Pomeranchuk, vermutet worden.
Und das hier ist im Grundsatz die von mir verwendete Technik, um die Temperaturen zu erreichen,
bei denen flüssiges Helium-3 zu einem Suprafluid wird. Das ist ein Bild meiner Pomeranchuk-Zelle.
Und das hier sind die ersten Daten. Der Streifenschreiber hat den Druckanstieg erfasst.
Hier habe ich die Kapazitätsbrücke ausgeglichen. Der Druck steigt.
Und dann trat diese sehr starke Abnahme in der Abkühlungsgeschwindigkeit auf.
Ich war natürlich sehr beunruhigt und hoffte, dass dieses Phänomen verschwinden würde.
Aber letztendlich war dies - und das realisierte ich mir dann -
charakteristisch für einen Wärmekapazitätssprung im flüssigen Helium-3.
Es war der Beginn der Supraleitfähigkeit im Helium-3. Hier können Sie diesen Übergang in der Abkühlung sehen.
Und bei der Erwärmung war ein weiterer Übergang zu beobachten, ein Übergang zwischen suprafluiden Phasen.
So hatte sich letztendlich herausgestellt, dass suprafluides Helium-3 ein sehr facettenreiches Untersuchungssystem ist.
Zur Differenzierung der Flüssigkeit vom Feststoff erfand ich eine Vorform der MRI-Technik. Das war 1971/1972.
Und ich weiß, dass Paul Lauterbur mein Papier dazu wirklich gelesen hat. Er war einer der wahren Architekten von MRI.
Es ist irgendwie lustig, dass ich auch daran beteiligt war. Das hier ist ein Bild von einiger der Daten.
Die großen Linien sind Feststoffe. Und das kleine Signal hier ist die Flüssigkeit. Das ist die Grundlinie.
Und bei der Temperatur, die wir als B-Übergang bezeichnen, sank dieser winzige Punkt, den ich Ihnen gezeigt habe,
das Flüssig-MMR-Signal, um einen Faktor von 2. So notierte ich in dieser Nacht um 2.40 Uhr in meinem Laborprotokoll:
"Habe heute Nacht den BCS-Phasenübergang in Flüssighelium-3 entdeckt."
Ich lief dann durch das Kellergeschoss des Physikgebäudes, weil ich diese aufregenden Neuigkeiten mit jemandem teilen wollte.
Leider war ich ganz allein im gesamten Physikgebäude.
Deshalb rief ich um 2.00 Uhr morgens - vielleicht war es auch 2.40 Uhr oder ungefähr 3.00 Uhr -
meinen Doktorvater Dave Lee an, der mich dann um 6.00 Uhr morgens zurückrief, weil er weitere Einzelheiten dazu erfahren wollte.
Es ist irgendwie interessant, aber der Anruf aus Stockholm ging bei mir ungefähr genau zur gleichen Uhrzeit ein.
Es war 2.30 Uhr morgens. Ich hab keine Aufzeichnungen dazu, aber tatsächlich lief das Telefonat ungefähr so ab: "Hallo, hallo.
Ist dort Douglas Osheroff?" Ich antwortete: "Ja, es ist 2.30 Uhr morgens." Ich weiß nicht,
ob jeder normale Mensch so geantwortet hätte. Natürlich wusste ich überhaupt nicht, worum es eigentlich ging.
Hier hatten wir also, wie sich herausstellt, in der Tat die suprafluide Hochtemperaturphase entdeckt,
die genau genommen eine enorme Frequenzverschiebung aufweist.
Und hier habe ich die quadrierte Frequenz in der Flüssigkeit minus der quadrierten Frequenz im Festkörper dargestellt
und alles kollabiert auf einer Linie. Und letztendlich erhielten wir 1996 den Nobelpreis.
Hier sehen Sie meine Wenigkeit, meinen Doktorvater Dave Lee und Bob Richardson, die Person, die mich eigentlich ausgebildet hat.
Tony Leggett war derjenige, der die Verschiebungen in den NMR-Frequenzen erklärte.Und so ... was ist das? Das ist 1996.
Sieben Jahre später erhielt Tony Leggett seinen eigenen Nobelpreis, den er sich mit zwei russischen Physikern,
nämlich Abrikosov und Ginzburg, teilte.
Ich möchte Ihnen hier erneut dieses Bild meiner Apparatur zeigen und dort habe ich die Namen der beteiligten Menschen eingetragen.
Und ich will sie nicht alle aufzählen und ihren Beitrag erwähnen.
Aber ohne all diese Menschen hätte ich vermutlich wohl kaum diese Entdeckung machen können.
So möchte ich meine Ausführungen mit der Aussage beenden,
dass wissenschaftliche Fortschritte selten durch die Leistungen einzelner möglich werden.
Sie resultieren vielmehr aus dem Fortschritt der wissenschaftlichen Gemeinschaft.
Durch das Stellen von Fragen, die Entwicklung neuer Techniken zur Beantwortung solcher Fragen
und durch den Austausch von Ergebnissen und ihrer Interpretation mit anderen werden Fortschritte in der Wissenschaft möglich.
Vielen Dank.