mini|hochkant=0.8|Walther Bothe (1954)
Walther Wilhelm Georg Bothe (* 8. Januar 1891 in Oranienburg; † 8. Februar 1957 in Heidelberg) war ein deutscher Physiker. Seine Arbeiten waren ein wichtiger Beitrag zur Begründung der modernen Kernphysik. Für die Entwicklung der Koinzidenzmessung und der damit gemachten Entdeckungen erhielt er im Jahr 1954 den Nobelpreis für Physik.
Leben Kindheit und Jugend 1891–1920 Bothe wurde im Haus an der Berliner Straße 2 in Oranienburg als Sohn des Uhrmachermeisters Friedrich Bothe und der Schneiderin Charlotte, geborene Hartung, geboren. Er verbrachte seine Kindheit und einen Großteil seiner Jugend in seiner Heimatstadt. Ab 1892 wohnte er in der Bernauer Straße 7. Beide Häuser wurden im Zweiten Weltkrieg vollständig durch Bomben zerstört. Bothe zeichnete sich durch einen scharfen Verstand und unerbittlich logisches Denken aus, besaß eine Begabung für Musik und Malerei und einen zielstrebigen Willen.
Ostern 1908 legte er an der Oberrealschule in Berlin das Abitur ab und studierte zwischen 1908 und 1913 Physik, Mathematik, Chemie und Musikwissenschaften an der Universität Berlin. Sein Studium wurde durch Privatunterricht, Gelegenheitsarbeiten und Stipendien weitestgehend von ihm selbst finanziert.
Nach der 1913 bestandenen Lehramtsprüfung arbeitete Bothe kurzzeitig als Assistent an der Landwirtschaftlichen Hochschule in Berlin, doch bald wurde er wissenschaftlicher Hilfsarbeiter an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (PTR) im ein Jahr zuvor gegründeten Radioaktiven Laboratorium von Hans Geiger. Als Schüler von Max Planck promovierte er 1914 zum Dr. phil. mit der theoretischen Arbeit „Zur Molekulartheorie der Brechung, Reflexion, Zerstreuung und Extinktion“. Im Ersten Weltkrieg geriet Bothe 1915 in russische Kriegsgefangenschaft, aus der er erst 1920 zurückkehrte. In der Gefangenschaft in Sibirien lernte er Russisch und vertiefte seine mathematischen Kenntnisse. Während dieser Zeit der Gefangenschaft baute er mit primitivsten Mitteln eine Zündholz- und eine Sodafabrik mit auf. Außerdem verfolgte er weiter mathematische Probleme und widmete seine Kraft dem Studium der russischen Sprache.
Am 8. Juli 1920 heiratete Bothe in Moskau Barbara (Warwara) Belowa. Er hatte sie vor dem Krieg in Berlin kennengelernt und stand mit ihr in ständigem Briefwechsel. Aus der Ehe gingen zwei Töchter hervor.
Arbeitsjahre nach dem Ersten Weltkrieg 1920–1932 Bothe arbeitete nach seiner Rückkehr aus der Kriegsgefangenschaft bis 1925 an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt, die damals von Hans Geiger geleitet wurde. Er lernte von Geiger, mit dem Phänomen der Radioaktivität experimentell umzugehen und entwickelte sich zu einem theoretisch wie experimentell besonders gut ausgebildeten Kernphysiker. Bothe und Geiger begannen 1924 mit Versuchen zur Untersuchung des Compton-Effekts (die Rückstoßelektronen von Stößen mit Röntgenstrahlen sah Bothe schon einige Monate vor Entdeckung des Comptoneffekts in Wilson-Kammern) und entwickelten die Koinzidenzmethode. Bothe war 1925 bis 1930 Geigers Nachfolger als Laboratoriumsvorsteher.
Einen gewisser Wendepunkt auf dem Weg zur Klärung der quantentheoretischen Grundlagen war die 1924 von Niels Bohr, Hendrik Anthony Kramers und John Clarke Slater verfasste Arbeit „The Quantum Theory of Radiation“, in der angenommen wurde, dass die Sätze von der Impuls- und Energieerhaltung auf atomarer Ebene nur statistische Gültigkeit besäßen. Dass diese Annahme nicht zu halten war, zeigten bald die Experimente von Hans Geiger und Walter Bothe sowie von Arthur Holly Compton und Alfred W. SimonDirected Quanta of Scattered X-Rays, Phys. Rev. 26, 289 – 1. September 1925., die nachwiesen, dass die Erhaltungssätze auch den einzelnen Elementarprozess beherrschen. Damit brachen die Kopenhagener Begründung der verwendeten „dispersionstheoretischen Methode“, die Strahlentheorie von Bohr, Kramers und John Slater und die darin geforderte nur statistische Erhaltung von Energie und Impuls in atomaren Prozessen zusammen.Siehe Manfred Jacobi: Photonen oder Wellen: Die Debatte um die Bohr-Kramers-Slater-Theorie vor 75 Jahren. Physikalische Blätter, Band 55, 1999, S. 51–54, Die Widerlegung der Theorie von Bohr, Kramers und Slater, bei der Geiger und Bothe die Koinzidenzmethode anwendeten, brachte beiden damals in Fachkreisen großes Ansehen ein.
Bothe habilitierte sich 1925 bei Max Planck an der Universität Berlin „Über den Elementarprozess der photoelektrischen Elektronenauslösung“. Er war der letzte der sieben Habilitanden Plancks.
Arnold Sommerfeld schrieb am 11. Juni 1929:
Bothe wurde 1929 an der Universität Gießen Privatdozent und außerordentlicher Professor. 1930 wurde er dort ordentlicher Professor und Direktor des Physikalischen Instituts. Er war dort der Erste, der in seinen Vorlesungen die Quantenmechanik thematierte.
Bothe entdeckte 1930 in Gießen den angeregten Atomkern. Die Situation der Experimentalphysik in Gießen wurde durch Bothe trotz seiner nur zweijährigen Tätigkeit völlig verändert. Sein Lehrstuhl war damals eine Forschungsstätte größter Aktualität.
Arbeit in der NS-Zeit 1933–1945 mini|Walther Bothe, Stuttgart 1935 Das Heidelberger Kaiser-Wilhelm-Institut (KWI) für medizinische Forschung war im Mai 1930 unter der Leitung des Internisten Ludolf von Krehl eingeweiht worden. Krehl strebte für seine Kreislaufforschungen die Zusammenarbeit mit anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen an, und so wurden in diesem Institut vier Fachrichtungen in selbständigen Teilinstituten gleichberechtigt vereinigt: Pathologie, Physiologie, Physik und Chemie. Die historischen Umstände bedingten, dass sich der Arbeitsschwerpunkt des Heidelberger KWI gegen Ende der dreißiger Jahre stark in Richtung Chemie und Physik verschob, die von Richard Kuhn und Walther Bothe vertreten wurden.
1932 ging Bothe an die Universität Heidelberg und wurde Nachfolger von Philipp Lenard. Nach der Machtübernahme des NS-Regimes trat er vom Ordinariat und von der Institutsleitung zurück. 1934 wurde er zum Leiter des Instituts für Physik des Kaiser-Wilhelm-Instituts für medizinische Forschung (später ging aus einem Teil das Max-Planck-Institut für Kernphysik hervor) ernannt und amtierte bis 1957, gleichzeitig von 1934 bis 1945 als Honorarprofessor.
Bothes Interessen lagen wenig in biologischer Richtung. Deshalb schlug er 1943 vor, Gerhard Schubert zu biologischen Versuchen, insbesondere Tierversuchen mit künstlichen radioaktiven Stoffen, hinzuzuziehen. Schubert forschte damals am Institut für Nuklearchemie des Collège de France bei Frédéric Joliot-Curie.
Bothe pflegte einen barschen Umgangston, der Doktoranden und jüngeren Assistenten gegenüber oft dem eines Rekrutenfeldwebels nahekam. Auch Kollegen gegenüber äußerte er sich manchmal wenig verbindlich. Das hatte seinen Ursprung wohl einmal in dem militärischen Ton, der in seinen Jugendjahren in Teilen der kaiserlichen Physikalisch-Technischen Reichsanstalt üblich war. Zum anderen entsprang er der Haltung der Planckschen Schule. Lise Meitner hat dazu festgestellt, „dass er nie etwas getan oder nicht getan hat, weil es ihm nützlich oder schädlich hätte sein können. Was er für richtig erkannt hat, hat er durchgeführt ohne Rücksicht auf seine eigene Person.“ Diese Devise war für die Arbeit im Institut und die Position des Instituts unter den politischen Umständen der dreißiger und vierziger Jahre nicht unbedingt förderlich. Sein Mitarbeiter Wolfgang Gentner wirkte hier ausgleichend. Er wurde von Bothe voll respektiert und konnte zum Wohl des Instituts und insbesondere der jüngeren Mitarbeiter die großzügige weltoffene Atmosphäre der Frankfurter und Pariser Laboratorien, die er in seinen Jugendjahren kennengelernt hatte, zur Geltung bringen.
Nach 1942 kehrte Bothe allmählich zu seiner ursprünglichen Grundlagenforschung zurück. So arbeitete er auch an der kontrollierten Kernspaltungs-Kettenreaktion. In diese Zeit fällt der Bau des ersten deutschen Zyklotrons, ein Teilchenbeschleuniger, den Bothe zusammen mit seinem Assistenten Wolfgang Gentner konstruierte. Damit fand dann die fast zehnjährige Zusammenarbeit Gentners mit Walther Bothe ihren Abschluss, die sich als so fruchtbar erwiesen hat, weil Gentner mit seinem Blick für das Wesentliche, mit seiner Großzügigkeit und seiner auf solider Gesundheit gegründeten Arbeitskraft Bothe in glücklicher Weise ergänzte.
Arbeit nach dem Krieg 1945–1957 Bothe zog sich 1953 mit 61 Jahren auf den Direktorsposten des Instituts für Physik im Max-Planck-Institut für medizinische Forschung an der Heidelberger Jahnstraße zurück mit der Absicht, hier nur mit wenigen hochqualifizierten Assistenten und Studenten zu arbeiten. Drei wichtige wissenschaftliche Projekte fallen in diese Zeit: der Wiederaufbau des Zyklotrons, die Weiterentwicklung der Kernspektroskopie sowie die Fortsetzung der Untersuchungen von kosmischer Strahlung. In den 1950er und 1960er Jahren fanden die Arbeiten von Bothe und seinen Mitarbeitern zunehmend internationale Anerkennung.
Bothe gehörte neben weiteren Nobelpreisträgern zu den Unterzeichnern eines Appells vom 15. Juli 1955 an die Staatsmänner der Welt, auf die Gewalt als Mittel der Politik zu verzichten.
Anerkennung fand die Rolle seiner früheren Mitarbeiter Wolfgang Gentner und Heinz Maier-Leibnitz in deutschen und europäischen Wissenschaftsprojekten, z. B. der Gründung des Europäischen Zentrums für Kernforschung (CERN) und des Institut Laue-Langevin (ILL).
Mit wachsendem Alter mehrten sich bei Bothe die Krankheiten. Fortschreitende Gefäßverengungen hatten die Amputation eines Beines notwendig gemacht. Von diesem Eingriff hat er sich nicht mehr richtig erholen können. Ein Jahr nach seinem Tod im Jahr 1958 bekam das Institut für Physik einen eigenständigen Status als Max-Planck-Institut für Kernphysik unter der Leitung Wolfgang Gentners.
Wissenschaftliche Arbeiten Zu seinen wichtigsten Leistungen gehört, wie oben geschildert, die Entwicklung der Koinzidenzmethode.
Koinzidenzmethode und Kosmische Strahlung Nachdem Victor Franz Hess 1912 bei Ballonfahrten die Höhenstrahlung entdeckt hatte, war es sein Zeitgenosse Walter Bothe zusammen mit Werner Kolhörster, die 1929 in Koinzidenzmessungen den Beweis durchdringender extraterrestrischer Strahlung, der Kosmischen Strahlung, erbrachten. Sie bewiesen damit auch, dass es sich um Teilchenstrahlung und nicht wie damals vielfach angenommen (insbesondere nach einer Theorie von Robert Millikan) um Gammastrahlung handelte.
Im Jahre 1929 entwickelten Bothe und Kolhörster eine spezielle Methode, um die Entladung von zwei oder mehreren getrennten Geiger-Müller-Zählrohren nur dann anzeigen zu lassen, wenn die Messung in einem vorbestimmten Zeitintervall erfolgte. Diese neue „Koinzidenzzählung“ ermöglichte es, die Bahn eines geladenen Teilchens durch die Zählrohre hindurch zu verfolgen.
Entdeckung künstlicher Kernanregungen 1928 und in den folgenden Jahren untersuchte er mit Hans Fränz den Beschuss von Bor und dann auch anderen Atomkernen mit Alphateilchen, wobei Gruppen von Protonen als Streuprodukte entstanden, die definierte Energiedifferenzen hatten. Das war ein deutlicher Hinweis auf Kernanregungen und Bothe suchte zur Bestätigung seiner Vermutung nach Gammastrahlung mit gleicher Energie, die er auch 1930 fand (bei Bor mit einer Energie von 3 MeV). Auch dafür entwickelte er ein Koinzidenzverfahren.
Entdeckung des Neutrons Walther Bothe und sein Student Herbert Becker waren die ersten, die sich mit der Entdeckung des Neutrons beschäftigten. Sie beschrieben im Jahr 1930 einen ungewöhnlichen Typ von „Gammastrahlung“, der entstand, wenn sie Beryllium mit Polonium-Alphateilchen beschossen mit dem Ziel, die Theorie Ernest Rutherfords zu bestätigen und herauszufinden, ob bei diesem Vorgang sehr energiereiche Strahlen emittiert werden. Er erkannte allerdings nicht, dass es sich um ein neues Teilchen handelte. Für die Entdeckung des Neutrons erhielt später James Chadwick den Nobelpreis.