Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Chemische Unterhaltungen: Was zittert denn da?

Teilchen, die sich von selbst zu bewegen scheinen, ohne eine bestimmte Richtung einzuschlagen: Was der Botaniker Robert Brown im Jahr 1827 beobachtete und noch nicht erklären konnte, gilt heute als ein Beleg für die ständige Bewegung von Atomen und Molekülen.
Die Bahn einer blauen Kugel zwischen vielen gelben Kugeln wird durch Pfeile angedeutet.
Atome und Moleküle sind ständig in Bewegung. Dadurch bewegen sich kleine Partikel scheinbar von selbst.

Aus naturwissenschaftlicher Sicht ist es heute selbstverständlich: Alle Materie ist aus Atomen und Molekülen aufgebaut. Diese Vorstellung vom »diskontinuierlichen« Aufbau der Materie ist aber noch nicht sehr lange gefestigt: Im Jahr 1827 führte Robert Brown die ersten ausführlicheren Versuche durch, die einen Hinweis darauf gaben. Erklären konnte man das Phänomen, das ihm zu Ehren später »Brownsche Bewegung« getauft wurde, aber erst knapp 80 Jahre nach seiner Entdeckung.

Der renommierte schottische Botaniker Robert Brown (21. Dezember 1773  – 10.  Juni 1858) wurde vor allem für seine genauen mikroskopischen Untersuchungen bekannt. So war er einer der ersten, der den Zellkern beschrieb sowie grundlegende Unterschiede bei der Befruchtung von Bedecktsamern (Angiospermen) und Nacktsamern (Gymnospermen) erkannte. 1827 jedoch machte Brown seine wohl wichtigste Entdeckung, als er mit dem Mikroskop beim Beobachten von Pollen etwas Eigenartiges wahrnahm: Kleinste Partikel vollführten eine kontinuierliche zitternde Bewegung.

Um der Ursache für dieses Phänomen auf den Grund zu gehen, unternahm der Wissenschaftler einige weitere Versuche. Seine Ideen und Beobachtungen veröffentlichte er 1828 in einem Artikel mit dem Titel »A brief account of microscopical observations made in the months of June, July, and August, 1827, on the particles contained in the pollen of plants; and on the general existence of active molecules in organic and inorganic bodies« …

Pollenbruchstücke
© Marco Oetken, PH Friburg
Glas unter dem Mikroskop
© Marco Oetken, PH Freiburg
Aktivkohle unter dem Mikroskop
© Marco Oetken, PH Freiburg
Fetttröpfchen in Wasser unter dem Mikroskop

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Vom Quant zur Materie

In den letzten Jahrzehnten haben sich Quantenfeldtheorien durchgesetzt, um grundlegende physikalische Phänomene unseres Universums zu erklären. Aber nicht alle physikalischen Effekte lassen sich damit erklären. Manche Erscheinungen lassen sich nicht stimmig in das Standardmodell der Teilchenphysik integrieren. Das reicht von subtilen Effekten wie der Tatsache, dass Neutrinos sich ineinander umwandeln bis hin zur auf großen Skalen wirkenden Schwerkraft. »Vom Quant zur Materie« stellt die subatomaren Spielregeln der Teilchenphysik vor und erklärt deren Bausteine. Wir berichten beispielsweise, wie sich Atome mit Lichtpulsen manipulieren lassen, ob es eine vierte Variante von Neutrinos gibt, und stellen kompakte Plasmabeschleuniger vor.

Spektrum der Wissenschaft – Teilchen, die Regeln brechen

Inzwischen passen etliche Messungen nicht gut zu den Vorhersagen des Standardmodells. Liefert dies Hinweise auf noch unbekannte Kräfte und Teilchen? Außerdem berichten wir über das so genannte Geoengineering, seine Folgen und Risiken beim Einbringen von Partikel in die Stratosphären. Kommt das Verbot für Teflon & Co und welche Konsequenzen hat dies? Waren die steinzeitlichen Pfeilerkreise auf dem Göbekli Tepe tatsächlich die ersten Tempel der Geschichte?

Spektrum Kompakt – Grenzen des Messbaren

Um einzelne Faktoren und Prozesse im Ganzen zu verstehen, ist es wichtig, ganz genau hinzusehen. In den letzten Jahrzehnten gab es bahnbrechende neue Verfahren und Entwicklungen, die den Blick aufs Detail immer weiter schärfen konnten.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.