100 Jahre Entdeckung der Röntgenstrahlinterferenzen

Screenshot zum Spiel
Aus Anlass des 100. Jubiläums der Entdeckung der Röntgenstrahlinterferenzen durch Max von Laue im Frühjahr 1912 hat das Deutsche Röntgen-Museum die App „Fall X“ für den Apple iPad entwickelt, die kostenlos im "iTunes App Store" geladen werden kann.
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Informationen und Hintergründe zum Spiel „Fall X“

Kurz nach Röntgens Entdeckung der X-Strahlen am 8.11.1895 wurde heftig über die physikalische Natur der Röntgenstrahlen diskutiert. Sind es Teilchen oder sind es Wellen? In Ermangelung experimenteller Beweise wurden vehement Standpunkte ausgetauscht. So kam es sogar zu einem offenen Streit zwischen dem Vertreter der Teilchen- oder Korpuskeltheorie William Henry Bragg von der Universität Adelaide, Australien, und seinem britischen Widersacher und Vertreters der Wellentheorie Charles Glover Barkla von der Universität Liverpool. Erst die Experimente von Max von Laue lieferten den Beweis für den Wellencharakter der Röntgenstrahlung. Jedoch blieben einige Fragen ungeklärt. Als dann 1921 der amerikanische Physiker Arthur Compton die Streuung von Röntgenstrahlen an Grafit untersuchte und er feststellte, dass sich die Wellenlänge der gestreuten Strahlung verändert, konnte dies nur durch einen Zusammenstoß von Teilchen erklärt werden. Röntgenstrahlen waren also doch beides: Teilchen und Wellen. 1922 beschrieb WH Bragg die Situation folgendermaßen: „For the present we have to work on both theories. On Mondays, Wednesdays, and Fridays we use the wave theory; on Tuesdays, Thursdays, and Saturdays we think in streams of flying energy quanta or corpuscles.”

Um diese spannenden Forschungen nachzuvollziehen, haben wir unser interaktives Spiel „Fall X“ entwickelt. Es ist physikalisch anspruchsvoll und bedarf schon einiger Vorkenntnisse. Als Exponat erfreut es sich größter Beliebtheit bei unseren physikalisch interessierten Besuchern. Nun kann es zuhause oder auch im Physikunterricht der Oberstufe weitergespielt werden. Stressfrei lernt man einige der wichtigsten Physiker des 20. Jahrhunderts, ihre Ideen und Forschungen zur Natur der Röntgenstrahlen kennen. In einem virtuellen Labor gilt es Experimente durchzuführen, Informationen zu sammeln und sich anschließend einer Prüfungskommission zu stellen. Nach der Beantwortung von insgesamt 12 Multiple Choise Fragen hat man das Ziel erreicht und kann sich sein „Röntgen-Diplom“ ausstellen lassen und downloaden. 

Wissenschaftliche Hintergründe

Am 8. Juni 1912 präsentierte Arnold Sommerfeld die Ergebnisse seines Privatdozenten Max von Laue, die sensationelle Entdeckung der Röntgenstrahlinterferenzen, vor der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Damit konnte ein langer Streit über die physikalische Natur der 1895 von W.C. Röntgen entdeckten X-Strahlen entschieden werden. Sie verhielten sich wie Wellen, die beim Durchgang durch einen Kristall ein typisches Beugungsmuster erzeugten. “Es war eine glänzende Idee von Laue, die Röntgenstrahlen abzulenken und zur Interferenz zu bringen durch diejenige Gitteranordnung, die uns die Natur selbst in ihren Meisterwerken, den Kristallen, an die Hand gibt. Laues Idee wurde von Friedrich und Knipping ausgeführt mit dem Ergebnis, dass Interferenzbilder von ungeahnter Schönheit und Präzision entstanden. Wie für die Natur der Röntgenstrahlen werden diese Bilder für die Erforschung des kristallinen Zustandes, des eigentlichen Normalzustandes fester Materie, entscheidend werden“ erläuterte Sommerfeld. „Ein jeder von uns fühlte, dass hier eine große Tat vollbracht war", beschrieb Max Planck seine Emotionen am 14. Juni nach Laues Vortrag in einer Sitzung der Physikalischen Gesellschaft in Berlin.

Die Nachricht von der fundamentalen Entdeckung verbreitete sich schnell in der wissenschaftlichen Welt. Bereits 1913 begründeten William Henry Bragg und sein Sohn William Lawrence Bragg in London die für die Erforschung der Festkörper so entscheidende Kristallstrukturanalyse, während Manne Siegbahn und Mitarbeiter in Stockholm die Röntgenstrahlspektroskopie entwickelten. Für ihre Arbeiten erhielten Laue 1914, Vater und Sohn Bragg 1915 und Siegbahn 1924 den Nobelpreis für Physik. Zahlreiche weitere Nobelpreise wurde für die Entschlüsselung der Festkörper vergeben. Zu den bedeutendsten gehört hier auch die Aufklärung der Struktur der DNA. Damit hatten sich die neuen Ideen, die in Röntgens Entdeckung ihren Ursprung hatten, auf das gesamte Gebiet der Naturwissenschaften ausgedehnt.


Wir bedanken uns bei unseren Partnern Rheinischer Sparkassen- und Giroverband, Stadtsparkasse Remscheid und rmh Media.



10.01.2012
 

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