100 Jahre Stern-Gerlach-Experiment

In der Nacht vom 07. auf den 08. Februar 1922 wurde im Gebäude des Physikalischen Vereins durch ein bahnbrechendes Experiment von Otto Stern und Walther Gerlach der Elektronenspin entdeckt.

Der Elektronenspin kann anschaulich als Rotation der Elektronen um ihre eigene Rotationsachse verstanden werden und ist eine von insgesamt nur vier Quantenzahlen eines Elektrons im Atom.

Er ist unter Anderem die Ursache des Magnetismus im täglichen Leben und findet vielerlei Anwendung, von der Spektroskopie irdischer oder extraterrestrischer Lichtquellen bis hin zur Erzeugung von Materiezuständen, die für die Produktion von Laserlicht genutzt werden.

Dabei wollten die beiden Forscher mit ihrem Experiment eigentlich die Quantisierung der Ausrichtung der Elektronenbahnen nachweisen. Sie erhielten in dem von ihnen durchgeführten Experiment jedoch ein völlig unerwartetes Ergebnis, welches erst wenige Jahre später durch die Einführung des Elektronenspins erklärt werden konnte. Der von Stern und Gerlach im Experiment erzeugte Elektronenstrahl wurde dabei in einem Magnetfeld in zwei Strahlen aufgeteilt, welche auf die beiden im Strahl vorkommenden, möglichen Drehrichtungen des Spins, heute gerne als "Up" and „Down" bezeichnet, zurückgingen.

Dieses epochale Experiment gehört damit zu den wichtigsten Experimenten der Physik im 20. Jahrhundert und hat die Grundlagen für die moderne Quantenphysik gelegt mit vielen daraus folgenden Entdeckungen von z. B. Kernspinverfahren, hoch präziser Zeitmessung (Atomuhren), dem Maser und Laser sowie vielem anderen mehr.

Heute ranken sich viele Mythen um das Experiment. Wurde zum Beispiel der Silberniederschlag nur durch den Rauch von billigen Zigarren sichtbar? Fiktion und Fakten können wir nicht immer trennen, aber einige Details des Experiments sind durch Stern und Gerlach selbst belegt. Hören Sie die beiden im Video mit Originalstimmen zum Experiment.