Donnerstag, 6. Oktober 2011
Quasikristalle
klauslange,22:54h
Der diesjährige Chemie-Nobelpreis geht en einen israelischen Forscher, der die Quasikristalle entdeckt hat.
Dabei galt eine solche Kristallform bis dahin als unmöglich und der Forscher musste seine Entdeckung gegen erhebliche Widerstände durchsetzen.
Interessant dabei ist, dass der Pendel hin zur Anerkennung der Entdeckung erst ausschlug, als man eine mathematische Entdeckung - die wenige Jahre zuvor gemacht wurde - heranzog und bemerkte, dass diese neue Struktur eben jenen abstrakten Penrose-Parkettierungen gleicht, die Roger Penrose zuvor entdeckte. Wieder ist es bemerkenswert, dass zuvor abstrakte mathematische Strukturen - rein vom menschlichen Geist erdacht, wie es schien, in der Natur eine Entsprechung finden. Die Natur ist mathematisch!
Eine interessanter Artikel zum Thema des Nobelpreises: hier.
Daraus:
Eine unmögliche Fünffach-Symmetrie
Weitere Untersuchung der Probe stellte Shechtman fest, dass die zugrundeliegende Kristallstruktur fünffach symmetrisch sein musste. Auch das galt als unmöglich, da dann einige Atome im Kristall näher zusammenliegen müssten als andere ihrer Sorte. Eine periodische Wiederholung des immer gleichen Musters wäre damit nicht möglich, die neu entdeckte Anordnung war nicht periodisch. Als der Forscher seine Ergebnisse Kollegen und Vorgesetzten vorstellte, glaubten diese an methodische Fehler.
Doch Shechtman blieb bei seinem Standpunkt, etwas Neues entdeckt zu haben. Der Konflikt eskalierte schließlich soweit, das ihm sogar nahelegt wurde, seine Arbeitsgruppe lieber zu verlassen. Ein bei der renommierten Fachzeitschrift "Journal of Applied Physics eingereichter Fachartikel wurde 1984 umgehend abgelehnt. Zwar hatten in dieser Zeit auch andere Physiker in ihren Laboren immer wieder einmal ähnlich verwirrende Muster mit zehn und mehr konzentrischen Punkten beobachtet. Sie schrieben dies aber Messfehlern oder zu Doppelkristallen verwachsenen Proben zu.
Ein Fliesenmuster bringt Aufklärung
Erst die Verbindung von Shechtmans Beobachtung mit einem Prinzip aus der Mathematik verhalf dem Forscher endgültig zur Rehabilitation: Der Mathematiker Roger Penrose hatte bereits in den 1970er Jahren entdeckt, dass sich aus nur zwei unterschiedlichen Fliesen ein endloses, sich niemals wiederholendes Muster erschaffen lässt. Zwei Physiker, die Shechtmans Manuskript zur Begutachtung erhalten hatten, erkannten hier eine mögliche Parallele: Wie die beiden Fliesen in Penroses Muster könnten auch in Shechtmans Kristall zwei verschiedene Atomabstände in wechselnder Anordnung das Muster ergeben. Eine fünffache Symmetrie wäre damit durchaus möglich.
1992 führte dies dazu, dass die Internationale Union für Kristallografie ihre Definition der Kristalle an Shechtmans Entdeckung anpasste: Als Kristall gilt seitdem nicht mehr nur eine Substanz mit Grundbausteinen, die ein regelmäßiges, sich wiederholendes dreidimensionales Muster bilden. Stattdessen wird nun alles zu dieser Materiegruppe gezählt, das "ein diskretes Diffraktionsbild" erzeugt.
Übrigens:
Sir Roger Penrose ging bei der Preisvergabe leer aus. Das Los des Mathematikers!
Dabei galt eine solche Kristallform bis dahin als unmöglich und der Forscher musste seine Entdeckung gegen erhebliche Widerstände durchsetzen.
Interessant dabei ist, dass der Pendel hin zur Anerkennung der Entdeckung erst ausschlug, als man eine mathematische Entdeckung - die wenige Jahre zuvor gemacht wurde - heranzog und bemerkte, dass diese neue Struktur eben jenen abstrakten Penrose-Parkettierungen gleicht, die Roger Penrose zuvor entdeckte. Wieder ist es bemerkenswert, dass zuvor abstrakte mathematische Strukturen - rein vom menschlichen Geist erdacht, wie es schien, in der Natur eine Entsprechung finden. Die Natur ist mathematisch!
Eine interessanter Artikel zum Thema des Nobelpreises: hier.
Daraus:
Eine unmögliche Fünffach-Symmetrie
Weitere Untersuchung der Probe stellte Shechtman fest, dass die zugrundeliegende Kristallstruktur fünffach symmetrisch sein musste. Auch das galt als unmöglich, da dann einige Atome im Kristall näher zusammenliegen müssten als andere ihrer Sorte. Eine periodische Wiederholung des immer gleichen Musters wäre damit nicht möglich, die neu entdeckte Anordnung war nicht periodisch. Als der Forscher seine Ergebnisse Kollegen und Vorgesetzten vorstellte, glaubten diese an methodische Fehler.
Doch Shechtman blieb bei seinem Standpunkt, etwas Neues entdeckt zu haben. Der Konflikt eskalierte schließlich soweit, das ihm sogar nahelegt wurde, seine Arbeitsgruppe lieber zu verlassen. Ein bei der renommierten Fachzeitschrift "Journal of Applied Physics eingereichter Fachartikel wurde 1984 umgehend abgelehnt. Zwar hatten in dieser Zeit auch andere Physiker in ihren Laboren immer wieder einmal ähnlich verwirrende Muster mit zehn und mehr konzentrischen Punkten beobachtet. Sie schrieben dies aber Messfehlern oder zu Doppelkristallen verwachsenen Proben zu.
Ein Fliesenmuster bringt Aufklärung
Erst die Verbindung von Shechtmans Beobachtung mit einem Prinzip aus der Mathematik verhalf dem Forscher endgültig zur Rehabilitation: Der Mathematiker Roger Penrose hatte bereits in den 1970er Jahren entdeckt, dass sich aus nur zwei unterschiedlichen Fliesen ein endloses, sich niemals wiederholendes Muster erschaffen lässt. Zwei Physiker, die Shechtmans Manuskript zur Begutachtung erhalten hatten, erkannten hier eine mögliche Parallele: Wie die beiden Fliesen in Penroses Muster könnten auch in Shechtmans Kristall zwei verschiedene Atomabstände in wechselnder Anordnung das Muster ergeben. Eine fünffache Symmetrie wäre damit durchaus möglich.
1992 führte dies dazu, dass die Internationale Union für Kristallografie ihre Definition der Kristalle an Shechtmans Entdeckung anpasste: Als Kristall gilt seitdem nicht mehr nur eine Substanz mit Grundbausteinen, die ein regelmäßiges, sich wiederholendes dreidimensionales Muster bilden. Stattdessen wird nun alles zu dieser Materiegruppe gezählt, das "ein diskretes Diffraktionsbild" erzeugt.
Übrigens:
Sir Roger Penrose ging bei der Preisvergabe leer aus. Das Los des Mathematikers!
... comment
