Es war ein gutes Jahr für die Physik und für Themen aus der Technik. Zwei überaus bemerkenswerte Highlights stachen hervor. Das eine Glanzlicht war von langer Hand vorbereitet: die Feiern zu Einsteins Annus mirabilis, dem "Wunderjahr" der Physik. Die ganze Welt gedachte mit Veranstaltungen verschiedenster Art dem genialen Kopf und seiner vier bahnbrechenden Arbeiten, die er im Jahr 1905 veröffentlicht hatte: der quantenmechanischen Deutung des Photoelektrischen Effekts – die ihm im Jahr 1921 den Physik-Nobelpreis einbrachte –, dem grundlegenden Artikel zur Speziellen Relativitätstheorie, seiner Arbeit über die Brown'sche Molekularbewegung sowie seiner quantentheoretischen Erklärung der spezifischen Wärme von Festkörpern.

Der zweite diesjährige "Knalleffekt" kam für die meisten überraschend, wenngleich Insider schon lange damit gerechnet hatten: Der Nobelpreis für Physik an Theodor Hänsch, den er zusammen mit seinen zwei amerikanischen Kollegen John Hall und Roy Glauber für seine Beiträge zur Laserspektroskopie erhielt. Da er einer der wenigen deutschen Wissenschaftler ist, der mit dieser höchsten aller Ehrungen für Arbeiten ausgezeichnet wurde, die er größtenteils in seiner Heimat machte, erhielt er obendrauf aus dem Verlagshaus Burda publikumswirksam einen goldenen Bambi.

Winzige Einblicke...

Nach so vielen Ehrungen und Feierlichkeiten fällt es schwer, sich wieder den sachlichen Themen des Jahres zuzuwenden. Doch auch in dieser Beziehung hatte das jetzt zu Ende gehende Jahr einiges zu bieten. Wie im vergangenen Jahr dominieren dabei neue Erkenntnisse aus dem Themenfeld Nanotechnologie. Ob es da um ferngesteuerte U-Boote ging, um Zahnbürsten für Zwerge, um mikroskopisch kleine Transistoren oder einfach um die beeindruckenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhrchen – Techniker lüften immer mehr Geheimnisse dieser winzig kleinen Objekte und beginnen langsam aber stetig Brauchbares daraus herzustellen. Das macht neugierig auf die kommenden Jahre.

Wegen der Dominanz der Nanoforschung wundert es nicht, dass ein anderer, naher verwandter Zweig der Naturwissenschaften in der Häufigkeit der Berichterstattung der Nanotechnologie auf dem Fuße folgt: Die – mehr oder weniger klassischen – Materialwissenschaften, die sich häufig ebenso mit den atomaren oder molekularen Eigenschaften verschiedener Körper beschäftigen. Dort ging es oft um das Verhalten flüssiger oder amorpher Stoffe, um den Einfluss hoher Drücke oder starker Magnetfelder auf Materialien oder gar um die Frage, warum einige keramische Verbindungen bereits bei vergleichsweise hohen Temperaturen supraleitend werden – wenngleich die Supraleitungsforschung im nun zu Ende gehenden Jahr offensichtlich eine kleine Pause einlegte. Außer der Erkenntnis, dass bislang noch unbekannte Materialeigenschaften oder -strukturen eine entscheidende Rolle spielen müssen, tat sich auf diesem Gebiet kaum bemerkenswert Neues.

... und lichte Momente

Dagegen entwickelten die Optoelektroniker gewaltige Aktivitäten. Sie haben fest das Ziel vor Augen, in absehbarer Zeit einmal die siliziumbasierte Halbleiterelektronik durch leistungsstarke Schaltungen und Bauelemente zu ersetzen, die vorwiegend mit Licht arbeiten. Die auf diesem Gebiet arbeitenden Experten erwarten dadurch viel schnellere und kompaktere Geräte, die insbesondere die Computertechnik revolutionieren sollen. Dabei arbeiten sie eng mit Materialwissenschaftlern zusammen, die beispielsweise immer neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie man Kristalle oder ähnliche, mehr oder weniger regelmäßige Gebilde herstellen muss, um Licht auf gewünschte Bahnen zu lenken oder – was noch verwunderlicher erscheint – es so weit abzubremsen, dass die Kollegen von der Elektronik mit dem Licht etwas anfangen können.

Mit optischen Instrumenten arbeiten häufig ebenso die Quantenphysiker. Sei es, um Atome oder Ionen in elektromagnetischen Fallen zu halten, sie mit Laser zu kühlen oder anzuregen. Auch wenn in diesem Jahr die Meldungen zu diesem Arbeitsgebiet relativ übersichtlich waren, gewinnen sie zunehmend an Substanz. So gelang es kürzlich beispielsweise österreichischen Wissenschaftlern, bereits acht Ionen miteinander zu verschränken. Andere Experimentatoren unternahmen erfolgreich erste Schritte, um Quanteninformationen über weite Strecken zu transportieren. Langsam entsteht der Eindruck, ein erster Prototyp eines primitiven Quantencomputers kommt in greifbare Nähe.

Teilchen in den Startlöchern

Auf derartige Synergien zwischen den einzelnen Disziplinen müssen die Teilchenphysiker noch lange warten. Bis auf einige grundlegende Arbeiten zur Neutrinophysik, mit denen einige Experimentatoren sogar die Erde durchleuchten wollen, war es relativ still um sie. Neue Erkenntnisse und – damit nicht selten verbunden – Nobelpreise prasseln voraussichtlich erst wieder auf diese Spezies an Wissenschaftler hernieder, wenn der momentan im Bau befindliche Large Hadron Collider LHC am Cern in Genf ab 2007 in Betrieb geht. Dann wird sich zeigen, ob das bislang ersonnene Standardmodell der Teilchenphysik auch diese Prüfung besteht und ob sich die darüber hinausgehenden Hypothesen experimentell bestätigen lassen. So oder so werden die Ergebnisse beim Preiskomitee in Stockholm Gehör finden. Nicht preisverdächtig aber ist vermutlich das Gezerre um die Existenz oder vielmehr Nicht-Existenz des so genannten Pentaquarks: Nachdem im vergangenen Jahr viele Forschungseinrichtungen das Teilchen aus fünf der elementaren Urbausteinen entdeckt haben wollen, meldete im April dieses Jahres eine Arbeitsgruppe, die dem exotischen Teilchen gezielt auf die Spur ging, das an der Geschichte irgendwie nichts dran zu sein scheint.

Blick über den Tellerrand

Apropos Synergien. In diesem Jahr fiel auf, wie viele Studien interdisziplinär angelegt waren. Große Überschneidungen der Physik gab es beispielsweise mit den Themengebieten Energie (Speicherung, Gewinnung, Effizienz), Chemie sowie – sehr auffällig – mit der Biologie. Das reichte vom Bericht über eine urinbetriebene Batterie und Nanodrähten aus DNA-Strängen bis zur Erkenntnis, dass manche Falter leuchtende Schuppen besitzen, die wie photonische Kristalle wirken – ein Forschungsgebiet, das normalerweise irgendwo zwischen Optik, Materialwissenschaften oder Nanotechnik angesiedelt ist, nun aber bis in die Biologie hineinwirkt.

Innovationsforscher meinen, Erkenntnisfortschritte entwickeln sich vorzugsweise an den Grenzflächen herkömmlicher Disziplinen. Besieht man sich die Themenlage in dem nun zu Ende gehenden Jahr, scheinen sie Recht zu haben.