Wer glaubt, dass sich Albert Einstein nur mit weltabgewandten physikalischen Theorien beschäftigte, irrt sich, denn er hat zu Beginn seiner wissenschaftlichen Laufbahn – also quasi als Aufwärmübung – das vom britischen Botaniker Robert Brown im Jahre 1827 entdeckte Phänomen der «zittrigen» Pollen erklärt. Brown beobachtete rein zufällig unter dem Mikroskop, dass sich in Wasser suspendierte Pflanzenpollen in einer ständigen, nervösen Zitterbewegung befanden, die man von nun an als «brownsche Molekularbewegung» bezeichnete. Er war von dieser Entdeckung derart begeistert, dass er sogar daran dachte, eine Art «Lebensgeist» der Natur entdeckt zu haben.

Anders Einstein: Er konnte in seiner Dissertation 1905 zeigen, dass die Pollen deshalb zittern, weil sie in jeder Sekunde milliardenfach von Wasserteilchen aus allen Richtungen bombardiert werden. Damit hat er indirekt die Existenz der Atome bewiesen. Seine Theorie schlug wie eine Bombe ein, da damals noch die meisten Wissenschaftler der Atomhypothese ablehnend gegenüberstanden.Einsteins Theorie macht auch eine konkrete Vorhersage: Die Pflanzenpolle entfernt sich im Laufe der Zeit immer mehr von ihrer ursprünglichen Lage. Damit kann man mithilfe der Theorie genau berechnen, wie weit die Polle pro Zeiteinheit wegdriftet. Aber ist Einsteins Gesetz auch für extrem kleine Zeiten wie etwa eine Nanosekunde – also einer Milliardstelsekunde – gültig?

Auf Atomdurchmesser genau

Dem Forscherteam unter der Mitwirkung des Basler Zentrums für Nanowissenschaften ist es jetzt gelungen, Einsteins Theorie auf bisher unerforschten winzigen Zeitabschnitten zu testen, wie «Nature Physic online» berichtet. Bis jetzt war es nur möglich, zu untersuchen, wie sich Partikel in Gasen verhalten, da dort die Zeitabschnitte viel grösser sind und damit auch leichter messbar. «Die Partikelbewegung in einer Flüssigkeit wurde in dieser Genauigkeit zum ersten Mal durchgeführt», sagt Sylvia Jeney, die an den Experimenten beteiligt war und an der ETH Lausanne forscht.

Die Physiker konstruierten dazu eine sogenannte optische Laserfalle, in der man ein in Wasser eingetauchtes Partikel von der Grösse eines Tausendstelmillimeters einsperren kann. Dabei absorbiert das Partikel Laserlicht und sendet auch wieder Laserlicht aus. Aufgrund des so geworfenen «Schattens» konnten die Forscher die Bewegung des Partikels mit einer bisher unerreichten Präzision verfolgen. Es gelang ihnen, die Bewegung des Partikels auf wenige Atomdurchmesser genau zu verfolgen und zu vermessen. Schliesslich zeigte sich, dass Einsteins Theorie auch auf so winzigen Zeitskalen wie der von wenigen Nanosekunden seine Gültigkeit behält.

(bec/Tages-Anzeiger)

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