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5.2.1980: Klitzing-Effekt |
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Als im Dezember 1985 in Stockholm die Fanfare der Nobelpreis-Verleihung ertönte, tat sie das nach langer Zeit wieder für einen deutschen Physiker: Klaus von Klitzing war auf ein neues physikalisches Phänomen gestoßen - den Quanten-Hall-Effekt.
Die entscheidende Entdeckung hatte er während eines Forschungsaufenthalts im französischen Grenoble vor im Februar 1980 gemacht: "Ich habe damals an Transistoren der Firma Siemens gearbeitet, um einfach zu verstehen, wie die Elektronen in einem solchen elektronischen Schalter genau fließen. Wie schnell bewegen sie sich, wo stoßen sie an? Und da legt man auch manchmal ein magnetisches Feld an, um Informationen über die Anzahl der Elektronen in einem solchen Material zu bekommen."
Quanten-Hall-Effekt
Das Besondere: Von Klitzing untersuchte seine Transistoren unter Extrembedingungen, bei Temperaturen von minus 272 Grad Celsius und unter Einfluss eines starken Magnetfelds. Dabei geschah Verblüffendes: Bei verschiedenen Versuchsreihen kam für den elektrischen Widerstand immer derselbe Wert heraus - eine magische Nummer, wenn man so will: "25.812,807 Ohm. Und ich war erstaunt, warum es immer diesen bestimmten Wert gab. Und das war die Geburtsstunde des Quanten-Hall-Effekts."
Quanten-Hall-Effekt - so der Name des zufällig gefundenen Phänomens. Die Erklärung: Im Transistor sind die Elektronen in einer dünnen Schicht eingesperrt; zusätzlich werden sie durch das starke Magnetfeld gegängelt. Infolgedessen können die Elektronen gar nicht anders, als in streng vorgegebenen Bahnen zu laufen. Genau deshalb kam bei den Experimenten immer derselbe Wert für den elektrischen Widerstand heraus.
Von-Klitzing-Konstante
Der Lohn für diese Entdeckung: 1985 erhielt Klaus von Klitzing den Nobelpreis für Physik: "Dieser Effekt ist so stabil, dass er in Japan und in Amerika und in Deutschland denselben Wert liefert. Und das war vorher nicht der Fall. Deswegen gibt es seit 1990 international die Von-Klitzing-Konstante, die diesen Widerstandswert festgelegt hat, und jeder kann sich seinen elektrischen Widerstand eichen."
Das, was einst das Urmeter in Paris für die Längenmessung war, ist die Von-Klitzing-Konstante heute für den elektrischen Widerstand - und zwar der international verbindliche Standard.
Autor: Frank Grotelüschen
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