Stern, Otto (1888-1969)

Nobelpreisträger für Physik 1943.

Stern, Otto. Prof. Dr. phil. Dr. h. c. mult. Physiker. * 17.2.1888 Sohrau/Oberschlesien, † 17.8.1969 Berkeley/Kalifornien, beigesetzt auf dem Sunset View Cemetery in El Cerrito/Kalifornien.
Ältestes von fünf Kindern des wohlhabenden jüdischen Mühlenbesitzers und Getreidehändlers Oscar S. (1850-1919) und dessen Ehefrau Eugenie, geb. Rosenthal (1863-1907). Ein Bruder und drei Schwestern.
1892 Umzug der Familie nach Breslau. 1906 Abitur S.s am dortigen Johannesgymnasium. Studium der physikalischen Chemie in Freiburg, München und Breslau, u. a. bei Richard Abegg (1869-1910), Adolf von Baeyer (1835-1917), Arnold Sommerfeld (1868-1951) und Otto Sackur (1880-1914). 1912 Promotion in Breslau mit einer Arbeit „Zur kinetischen Theorie des osmotischen Druckes konzentrierter Lösungen (...)“. Anschließend wissenschaftlicher Mitarbeiter von Albert Einstein (1879-1955), zunächst an der Karl-Ferdinands-Universität in Prag, dann an der Universität Zürich. S. führte intensive Diskussionen über thermodynamische und quantentheoretische Fragen mit Einstein, der ihm nach eigener Aussage die Einsicht vermittelt habe, welche „bedeutenden und weniger bedeutenden physikalischen Probleme die Physik“ beschäftigten und welche „Experimente ausgeführt werden“ müssten [zit. nach Immanuel Estermann in: Bethge/Klein (Hg.): Physiker u. Astronomen 1989, S. 47]; zusammen veröffentlichten sie eine Arbeit über die Nullpunktsenergie von Körpern („Einige Argumente für die Annahme einer Molekularen Agitation beim absoluten Nullpunkt“, 1913). 1913 habilitierte sich S. in Zürich mit einer Arbeit über die absolute Entropie eines einatomigen Gases. Nach Ausbruch des Ersten Weltkriegs ließ sich S. in Zürich beurlauben und meldete sich als Kriegsfreiwilliger in Deutschland, wo er bis Mitte 1915 in Ffm. am Flieger- und Luftschiffhafen am Rebstock stationiert und später nach einer Ausbildung zum Meteorologen an der Ostfront (in Lomcza/Polen) eingesetzt war. In Lomcza entstand u. a. eine Arbeit, in der S. die Energie eines Systems gekoppelter Massenpunkte berechnete.
Durch Einstein in Zürich hatte S. Max von Laue kennengelernt, der seit August 1914 die Professur für Theoretische Physik an der neu eröffneten Universität in Ffm. innehatte. Bereits im November 1914 wurde S. durch Laue als erster Privatdozent der Physik an die Ffter Universität geholt, wo er während des Krieges auch Vorlesungen, u. a. über die Molekular- und Quantentheorie, hielt. Nur aufgrund des familiären Vermögens war es S. möglich, die unbezahlte Stelle eines Privatdozenten in Ffm. auszuüben, woran sich auch mit der Ernennung zum außerordentlichen Professor im August 1919 nichts ändern sollte. Nach Kriegsende und einer kurzen Tätigkeit im Institut von Walther Nernst (1864-1941) an der Berliner Universität im Winter 1918/19 kehrte S. im Februar 1919 zurück nach Ffm., wo er sich zunehmend der experimentellen Physik widmete. Trotz der beengten Verhältnisse des Instituts und der knappen Ressourcen, bedingt durch die Kriegsfolgen und die wirtschaftlichen Krisen, hat S. in Ffm. mit seinen bahnbrechenden Experimenten „Physikgeschichte geschrieben“ (Horst Schmidt-Böcking/Karin Reich). Tatkräftig unterstützt wurde er bei seinen Forschungen durch Max Born, seit 1919 Nachfolger Laues. Bei der praktischen Umsetzung der Versuchsapparaturen arbeitete S., der seine Experimente akribisch plante, mit dem Institutsmechaniker Adolf Schmidt zusammen. Mit der so entwickelten Atom- oder Molekularstrahlmethode konnte S. die Geschwindigkeit von Silberatomen im Vakuum bestimmen und damit die Maxwell-Geschwindigkeitsverteilung experimentell bestätigen.
Höhepunkt und Fortsetzung dieser Versuche stellte das 1922 in Ffm. durchgeführte „Stern-Gerlach-Experiment“ dar, das S. zusammen mit dem im Oktober 1920 als Privatdozent an das Institut für Experimentalphysik in Ffm. berufenen Walther Gerlach bereits seit Anfang 1921 projektiert hatte und in den Institutsräumen in der Robert-Mayer-Straße 32 in Bockenheim unternahm. Nach den Recherchen von Horst Schmidt-Böcking und Karin Reich soll in der Nacht vom 7. auf den 8.2.1922 der erste erfolgreiche Nachweis gelungen sein. Vor dem Hintergrund der Diskussionen um das Bohr’sche Atommodell und die Anfänge der Quantenphysik wollte S. experimentell die von Arnold Sommerfeld und Peter Debye 1916 aufgestellte Theorie einer Richtungsquantelung der magnetischen Momente von Atomen in einem äußeren Magnetfeld zur Erklärung des Zeeman-Effekts (d. i. der Aufspaltung von Spektrallinien durch ein Magnetfeld) widerlegen. Aufbauend auf der Molekularstrahlmethode wurden dabei Silberatome in einem Vakuum einem inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt. Das Resultat erbrachte dennoch eine Richtungsquantelung, allerdings in Form eines aufgespaltenen, zweipoligen Silberstrahls auf der Auffangplatte, eine Dublettaufspaltung, wie sie auch von Niels Bohr erwartet worden war. S. und Gerlach deuteten dies zunächst als Bestätigung von Bohrs Theorie. Erst später wurde klar, dass der Effekt auf dem Elektroneneigendrehimpuls beruht (als Elektronenspin 1925 von George Eugene Uhlenbeck und Samuel Abraham Goudsmit entdeckt). S. und Gerlach konnten im Rahmen des Experiments und anschließender Messungen im Frühjahr 1922 zudem das magnetische Moment des Silberatoms bestimmen. Trotz anfänglicher Fehlinterpretationen markiert der S. und Gerlach geglückte experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung den Übergang von der klassischen Atom- zur modernen Quantentheorie. Das technisch anspruchsvolle Stern-Gerlach-Experiment konnte nur dank der Unterstützung spendenwilliger Ffter Bürger und Firmen (wie Hartmann & Braun und Messer) sowie der Förderung des Physikalischen Vereins und des Vereins der Freunde und Förderer der Universität unternommen werden. Albert Einstein, mittlerweile Direktor des Kaiser-Wilhelms-Instituts für Physik in Berlin, besorgte den erforderlichen Magneten.
Zum Zeitpunkt des Stern-Gerlach-Experiments hatte Otto S. bereits ein Extraordinariat für theoretische Physik in Rostock inne (ab Herbst 1921), da man ihm ein ordentliches Ordinariat in Ffm. verweigert hatte. Auch Max Born gelang es in seinen (gescheiterten) Bleibeverhandlungen (vor seinem Wechsel nach Göttingen 1921) nicht, eine ordentliche Professur für S. in Ffm. zu erringen, und er konnte, trotz Einsteins Unterstützung, S. auch nicht als seinen Nachfolger in Ffm. durchsetzen. Als Grund dafür vermuten Schmidt-Böcking/Reich u. a. antisemitische Ressentiments gegenüber S. seitens von Richard Wachsmuth, dem Direktor des Physikalischen Instituts, der wesentlichen Einfluss auf die Berufung von Dozenten hatte.
Anfang 1923 trat S. ein Ordinariat für Physikalische Chemie in Hamburg an und wurde dort Direktor des Instituts für physikalische Chemie. In den folgenden zehn Jahren in Hamburg entwickelte er die Molekularstrahlmethode weiter und machte die dortige Universität zu einem „weltweit anerkannten Spitzeninstitut in der Atom-, Molekül- und Kernphysik“ (Horst Schmidt-Böcking/Karin Reich). So gelang es ihm und seinen Mitarbeitern, experimentell die De-Broglie-Wellenlänge zu messen und damit den Nachweis für die Wellennatur von Teilchen zu erbringen. Zugleich unternahm er erfolgreiche Messungen von magnetischen Momenten des Protons und des Deuterons in Wasserstoffmolekülen. Einen Ruf als Professor für Physikalische Chemie nach Ffm. lehnte S. 1929 ab, nachdem es ihm gelungen war, in Hamburg zahlreiche Verbesserungen (u. a. einen Institutsneubau) durchzusetzen. Zu seinen wichtigsten Mitarbeitern in Hamburg gehörten Immanuel Estermann (1900-1973), Isidor Isaac Rabi (1898-1988), Emilio Segrè (1905-1989) und Otto Robert Frisch (1904-1979).
Um der Zwangspensionierung durch die Nationalsozialisten zuvorzukommen, reichte S. im Juni 1933 seinen Rücktritt ein, der zum 1.10.1933 angenommen wurde. Er verließ Deutschland und trat eine Forschungsprofessur am Carnegie Institute of Technology in Pittburgh/Pennsylvania an. Neben seinen Forschungen, mit denen er nicht mehr an die großen Erfolge seiner Hamburger Zeit anknüpfen konnte, widmete er sich der Unterstützung zahlreicher Emigranten aus Deutschland. Bereits seit 1925 war S. ingesamt 81-mal für den Nobelpreis nominiert worden. 1944 wurde ihm rückwirkend für das Jahr 1943 der Nobelpreis für Physik verliehen, der „seinen Beitrag zur Entwicklung der Molekularstrahlmethode und die Entdeckung des magnetischen Momentes des Protons“ würdigte. Die Kernspintomografie (Isidor Isaac Rabi), die Atomuhr (Norman Ramsey), die moderne Lasertechnologie und zahlreiche weitere nobelpreisgewürdigte Arbeiten basieren auf den grundlegenden Erkenntnissen und Forschungen von Otto S.
Nach der Emeritierung ließ S. sich 1946 in Berkeley nieder, wo die Familie seiner Schwester lebte. Regelmäßig reiste er in den folgenden Jahren nach Europa, insbesondere in die Schweiz, und er traf sich mit früheren Kollegen aus Deutschland, die er anfangs auch mit hierzulande knappen Bedarfsgütern versorgte. Offiziell hat S. jedoch Deutschland nach dem Krieg nie wieder besucht, auch wenn ihn sein Weg auf der Durchreise gelegentlich über deutschen Boden führte, und er lehnte fast alle Einladungen zu wissenschaftlichen Tagungen ab (außer zu einer Nobelpreisträgertagung in Lindau, 1968); auf eine angebotene Pension der Universität Hamburg verzichtete er.
Der jüngere Bruder, Dr. phil. Kurt S. (1892-1938), arbeitete als Botaniker u. a. in Ffm. am Institut für die physikalischen Grundlagen der Medizin unter Leitung von Friedrich Dessauer. Nach seiner Entlassung durch die Nationalsozialisten (1933) und dem erzwungenen Verkauf seines Hauses in der Deutschordenstraße 78 in Niederrad sowie der Beschlagnahmung der wissenschaftlichen Geräte emigrierte er 1934/35 über Paris in die USA (New York), wo er sich am 19.12.1938 das Leben nahm. Zu seinem Gedenken wurde ein Stolperstein vor dem Haus Deutschordenstraße 78 verlegt.
Weitere Veröffentlichungen von Otto S. (in Auswahl): „Eine direkte Messung der thermischen Molekulargeschwindigkeit“ (in: Zeitschrift für Physik, 1920), „Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld“ (mit Walther Gerlach, in: Zeitschrift für Physik, 1922), „Versuche mit monochromatischen de Broglie-Wellen von Molekularstrahlen“ (mit Immanuel Estermann/Otto Robert Frisch, in: Zeitschrift für Physik, 1931) und „Über die magnetische Ablenkung von Wasserstoffmolekülen und das magnetische Moment des Protons“ (mit Otto Robert Frisch, in: Zeitschrift für Physik bzw. Leipziger Vorträge, 1933). Ausgabe gesammelter Schriften u. d. T. „Otto Sterns Veröffentlichungen“ (5 Bde., hg. v. Horst Schmidt-Böcking/Karin Reich/Alan Templeton/Wolfgang Trageser/Volkmar Vill, 2016).
Weitere Auszeichnungen und Ehrungen: Ehrenmitglied im Ffter Physikalischen Verein (1924), Ehrendoktorwürde der University of California in Berkeley (1930), Mitglied der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften (1936), Mitglied der National Academy of Sciences (1945), Ehrendoktorwürde der ETH Zürich (1960) u. a.
Nachlass in der Bancroft Library in Berkeley.
Zum 80. Jahrestag des Stern-Gerlach-Experiments 2002 wurde im Rahmen eines Festprogramms der Universität Ffm. eine Gedenktafel am Physikalischen Institut (seit 2005 Sitz des Physikalischen Vereins) in der Robert-Mayer-Straße 32, S.s früherer Wirkungsstätte, angebracht. In den Originalräumen wurden zudem die rekonstruierten Versuchsapparaturen aufgestellt. 2009 übergab S.s Nichte, Liselotte Templeton, das Originalmikroskop S.s an Horst Schmidt-Böcking und Karin Reich; es ist als Exponat mit dem Nachbau des Experiments in den Originalräumen zu besichtigen. Die nunmehrige „Alte Physik“ (seit 2017: Arthur-von-Weinberg-Haus) wurde 2014 von der Europäischen Physikalischen Gesellschaft als „Historic site“ ausgezeichnet, worauf eine Plakette an dem Gebäude hinweist.
Bereits in den 1980er Jahren wurde der Seminarraum im alten Physikalischen Institut der Ffter Universität nach S. benannt. Auf Beschluss des Fachbereichs Physik der Ffter Universität heißt das Experimentierzentrum am Campus Riedberg seit 2005 „Stern-Gerlach-Zentrum“. Zudem hat die Universität Ffm. das 2011 eingeweihte Hörsaal- und Bibliothekszentrum auf dem Campus Riedberg nach Otto S. benannt; dort auch eine Gedenktafel für S. (2011). Im Vorraum des großen Physikhörsaals befindet sich außerdem ein Bild, das S. und Gerlach vor dem Hintergrund einer symbolischen Darstellung der bei ihrem Experiment beobachteten Richtungsquantelung mit der Dublettaufspaltung zeigt; das Gemälde stammt von Jürgen Jaumann (2004), wobei die Versuchsdarstellung von Theo Hänsch (Nobelpreisträger für Physik 2005) entworfen wurde. Teile der originalen Versuchsanordnung des Stern-Gerlach-Experiments befinden sich in den Sammlungen des Fachbereichs Physik der Universität Ffm.
Seit 1988 vergab die Deutsche Physikalische Gesellschaft als Auszeichnung für Leistungen in der experimentellen Physik den Stern-Gerlach-Preis, der ab 1993 als Stern-Gerlach-Medaille verliehen wird.

Artikel aus: Frankfurter Personenlexikon, verfasst von Sebastian Martius.

Lexika: Neue Deutsche Biographie. Hg. v. d. Historischen Kommission bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Bisher 26 Bde. (bis Vocke). Berlin 1953-2016.Dieter Hoffmann in: NDB 25 (2013), S. 281f.
Literatur:
                        
Arnsberg, Paul: Die Geschichte der Ffter Juden seit der Französischen Revolution. Hg. v. Kuratorium für Jüdische Geschichte e. V., Ffm. Bearb. u. vollendet durch Hans-Otto Schembs. 3 Bde. Darmstadt 1983.Arnsberg: Gesch. d. Ffter Juden 1983, Bd. III, S. 497f. | Bethge, Klaus/Klein, Horst (Hg.): Physiker und Astronomen in Ffm. Neuwied 1989.Immanuel Estermann in: Bethge/Klein (Hg.): Physiker u. Astronomen 1989, S. 46-52. | Forschung Fft. Das Wissenschaftsmagazin. Hg. v. Präsidenten der Johann Wolfgang Goethe-Universität. Ffm. 1983-heute.Schmidt-Böcking, Horst: Zurück aus dem Exil. Das Mikroskop Otto S.s ist wieder in Fft. In: Forschung Fft. 1/2009, S. 8-10. | Heuer, Renate/Wolf, Siegbert (Hg.): Die Juden der Ffter Universität. Mit einem Vorw. v. Notker Hammerstein. Unter Mitarbeit von Holger Kiehnel u. Barbara Seib. Ffm./New York 1997. (Campus Judaica 6).Heuer/Wolf (Hg.): Juden d. Ffter Univ. 1997, S. 361-363. | Schmidt-Böcking, Horst/Reich, Karin: Otto Stern. Physiker, Querdenker, Nobelpreisträger. Ffm. 2011. (Gründer, Gönner und Gelehrte, Biographienreihe der Goethe-Universität Ffm., hg. v. d. Goethe-Universität Ffm., [Bd. 2]).Schmidt-Böcking/Reich: Otto Stern 2011. | Schmidt-Böcking, Horst/Templeton, Alan/Trageser, Wolfgang (Hg.): Otto Stern und die Universität Fft. Den Teilnehmern der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Ffm., 13. bis 17. März 2006. Ffm. 2006. (Schriften des Universitätsarchivs Ffm. 3).Schmidt-Böcking u. a. (Hg.): Otto Stern u. die Universität Fft. 2006. | Segrè, Emilio: Otto Stern 1888-1969. A Biographical Memoir. Washington 1973.Segrè: Otto Stern 1973. | Otto Sterns gesammelte Briefe. Bd. 1: Hochschullaufbahn und die Zeit des Nationalsozialismus. Berlin/Heidelberg 2018.Stern, Otto: Briefe I 2018.
Quellen: Ffter Rundschau. Ffm. 1945-heute.Michels, Claudia: Otto Stern. Der geniale Experimentator. In: FR, 6.9.2011. | ISG, Archiv des Physikalischen Vereins, 1825-1973, und der Elektrotechnischen Lehranstalt, 1889-1974.ISG, Physikalischer Verein, V17/102 (Duplikate von Urkunden zur Ernennung von Ehrenmitgliedern, 1909/24-46). | ISG, Dokumentationsmappe in der Sammlung S2 (mit Kleinschriften, Zeitungsausschnitten und Nekrologen zu einzelnen Personen und Familien).ISG, S2/19.191. | Johann Wolfgang Goethe-Universität, Universitätsarchiv, Ffm.Drei Kästen mit Glasplatten-Diapositiven (Materialsammlung für Vorträge) von Otto Stern: Universitätsarchiv Ffm., Bestand Na 73, Nr. 14.
Internet: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. https://de.wikipedia.org/wiki/Otto_Stern_(Physiker)Wikipedia, 12.11.2018.

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Empfohlene Zitierweise: Martius, Sebastian: Stern, Otto (1888-1969). In: Frankfurter Personenlexikon (Onlineausgabe), http://frankfurter-personenlexikon.de/node/4536

Stand des Artikels: 12.11.2018
Erstmals erschienen in Monatslieferung: 11.2018.