Ben Mottelson

Kernphysikalische Bedeutung

Benjamin Roy Mottelson (* 9. Juli 1926 in Chicago, Illinois; † 13. Mai 2022) war ein US-amerikanisch-dänischer Kernphysiker. Seine wichtigste Forschungsleistung war die gemeinsam mit Aage Niels Bohr entwickelte Verbindung von zwei Arten der Bewegung in Atomkernen: kollektiven Bewegungen des gesamten Kerns und individuellen Bewegungen einzelner Teilchen.

Das daraus entstandene Unified Model beschreibt sowohl Rotations- und Schwingungsmoden eines Kerns als auch Einteilchen-Freiheitsgrade. Freiheitsgrade sind dabei Möglichkeiten, wie sich ein physikalisches System bewegen oder verändern kann. Mottelson und Bohr schlugen 1958 außerdem – unabhängig von russischen Wissenschaftlern – Paarkorrelationen in Kernen vor, wie sie aus der Suprafluidität bekannt sind. Später untersuchten sie unter anderem Kerne mit hohen Drehimpulsen, sogenannte Yrast-Zustände. In den 1990er und 2000er Jahren arbeitete Mottelson auch zu endlichen Quantensystemen wie Metall-Clustern, Quantenpunkten und Bose-Einstein-Kondensaten sowie zu Grundlagen der Quantenmechanik.

Ausbildung und wissenschaftliche Laufbahn

Während des Zweiten Weltkriegs wurde Mottelson zu einem Offizierstrainingsprogramm an der Purdue University abkommandiert. Dort erwarb er 1947 den B.A. Anschließend studierte er an der Harvard University, erhielt 1948 den Master-Abschluss und promovierte 1950 bei Julian Seymour Schwinger in Kernphysik.

Ab 1950 war er Post-Doktorand am Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen; dort begann seine langfristige Zusammenarbeit mit Aage Niels Bohr. Von 1953 bis 1957 gehörte er zur Theoriegruppe in der Gründungsphase des CERN, die damals in Kopenhagen tätig war. 1957 wurde er Professor am Physikinstitut Nordita in Kopenhagen und leitete Nordita von 1980 bis 1983. Weitere Tätigkeiten umfassten Gastprofessuren in Berkeley 1959 und 1984, eine Adjunct-Professur am Niels-Bohr-Institut von 1994 bis 1997 sowie 2007, die Feshbach Lectureship am Massachusetts Institute of Technology 1996 und die Leitung des European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas in Trient von 1993 bis 1997.

1975 erhielt er zusammen mit Aage Niels Bohr und James Rainwater den Nobelpreis für Physik. Die Auszeichnung würdigte „die Entdeckung der Verbindung zwischen kollektiver und Teilchen-Bewegung in Atomkernen und die Entwicklung der Theorie von der Struktur der Atomkerne basierend auf dieser Verbindung“. Zu seinen weiteren Auszeichnungen gehörten der Atoms for Peace Award am 14. Mai 1969, die John Wetherill Medal 1974, die Roemer Medaille 1976 und die Marian-Smoluchowski-Medaille 1980.

Wichtige Veröffentlichungen

Das zentrale Lehrbuch von Aage Bohr und Ben Mottelson ist „Nuclear Structure“ in zwei Bänden, erschienen 1975 bei Benjamin und 1998 bei World Scientific; eine deutsche Ausgabe erschien 1980 bei Hanser. Es stellt das Unified Model der Kernstruktur dar.

Weitere Arbeiten behandelten unter anderem die kollektive Bewegung im Kern, den Zusammenhang zwischen Anregungsspektren von Kernen und supraleitenden Metallen sowie kollektive und individuelle Aspekte der Kernrotation.