Materialforschung: Kristallen ins Innere geschaut

„Ihr Experiment gehört zum Schönsten, was die Physik erlebt hat“, schrieb im Juni 1912 Albert Einstein begeistert an seinen Kollegen Max von Laue. Vor 100 Jahren hatte dieser erstmals nachgewiesen, dass Röntgenstrahlen eine extrem kurzwellige elektromagnetische Strahlung sind und Kristalle aus Atomen aufgebaut sind, die in regelmäßigen Gitterstrukturen angeordneten sind. Ein gewaltiger Durchbruch, für den Max von Laue 1914 den Nobelpreis erhielt. Heute ist das Verfahren der „Röntgenbeugung“ längst etabliert und ein unentbehrliches Hilfsmittel für die Strukturanalyse von Materialien in der Mineralogie, Chemie und Biochemie.

Ausgangspunkt war Laues Idee, zu prüfen, ob ein Kristall für Röntgenstrahlen nicht dasselbe darstelle wie ein Beugungsgitter für gewöhnliches Licht. Von Letzterem war bekannt, dass die Lichtwellen beim Passieren des Gitters in verschiedene Richtungen abgelenkt, gebeugt werden. Hinter dem Gitter überlagern sich die einzelnen Wellen – Fachleute sagen „interferieren“ – wobei sie sich an bestimmten Stellen gegenseitig verstärken, an anderen abschwächen.

Bis zum Nachweis von Röntgenstrahlinterferenzen an Kristallgittern war es kein einfacher Weg. Neben theoretischen und experimentellen Schwierigkeiten waren auch die Bedenken der Münchener Physikordinarien Arnold Sommerfeld und Wilhelm Conrad Röntgen zu zerstreuen, die Laues „Geistesblitz“ skeptisch begegneten. In Walter Friedrich und Paul Knipping, Assistenten am Münchener Physikinstitut, wo auch Laue als Privatdozent wirkte, fand er zwei engagierte Mitstreiter. Nach Wochen hartnäckigen Experimentierens kam der Erfolg: Die Röntgendurchstrahlung eines Kupfersulfatkristalls lieferte auf einer hinter dem Kristall angebrachten Fotoplatte regelmäßig angeordnete Schwärzungspunkte – ein Interferenzmuster wie es Laue vermutet und die Theorie vorausgesagt hatte.

Als man den Münchener Autoritäten die ersten Resultate präsentiert, sind sie begeistert und unterstützen die Versuche. Sommerfeld ist es auch, der die Entdeckungsschrift heute vor 100 Jahren, am 8. Juni 1912, in einer Sitzung der Bayrischen Akademie der Wissenschaften vorlegt. Sie wird rasch publik, so dass sie bereits im Sommer 1912 im Mittelpunkt der damaligen physikalischen Diskussionen steht. Diesem Umstand ist auch die Tatsache zu verdanken, dass Laue für seine Entdeckung ungewöhnlich schnell mit dem Physiknobelpreis des Jahres 1914 geehrt wird.

1919 kam der Forscher nach Berlin zurück, wo er bereits zu Beginn des Jahrhunderts bei Max Planck promoviert hatte. Im April 1960 stirbt Max von Laue im Alter von 80 Jahren.