Isidor Isaac Rabi: Der Sohn des Lebensmittelhändlers, der den Kern wog

Gegen Ende seines Lebens schoben ihn Ärzte, die Isidor Isaac Rabi untersuchten, in ein Magnetresonanztomographie-Gerät – ein Gerät, das es aufgrund von Experimenten gibt, die er in den 1930er Jahren mit Molekularstrahlen in einem Labor in Columbia durchführte. „Ich sah mich selbst in dieser Maschine“, sagte er. „Ich hätte nie gedacht, dass meine Arbeit dazu führen würde.“ Er hatte fünf Jahrzehnte damit verbracht, Instrumente, Labore und Institutionen aufzubauen, von denen die meisten noch heute in Betrieb sind.

Von Rymanów nach Brownsville

Er wurde am 29. Juli 1898 in Rymanów in Galizien (Österreich-Ungarn) in eine polnisch-orthodoxe jüdische Familie geboren, die ihn als Säugling nach Amerika brachte. Sie lebten in einer Zweizimmerwohnung in der Lower East Side und sprachen zu Hause Jiddisch; 1907 zogen sie nach Brownsville, Brooklyn, und betrieben einen Lebensmittelladen. Sein Name war ein Zufall der Einwanderung: Ein Schulbeamter hörte „Izzy“ und schrieb das formelle Äquivalent Isidor auf.

Der Bruch mit der Tradition kam früh und sauber. Nachdem er über Kopernikus und das heliozentrische Sonnensystem gelesen hatte, verkündete der Junge seinen Eltern seinen Atheismus in einem Satz: „Es ist alles ganz einfach... Wer braucht Gott?“ Für seine Bar Mitzwa machte er einen Kompromiss, indem er eine Rede auf Jiddisch über das elektrische Licht hielt.

Cornell, Columbia und ein Wanderstipendium

Er kam 1916 als Elektrotechnikstudent an die Cornell University, wechselte zur Chemie und schloss sein Studium im Juni 1919 mit einer Abschlussarbeit über die Oxidationsstufen von Mangan ab. 1922 kehrte er als Chemieabsolvent nach Columbia zurück, driftete in die Physik ab und promovierte 1926 bei Albert Wills mit einer Arbeit über die magnetischen Hauptsuszeptibilitäten von Kristallen.

Was ihn ausmachte, waren die zwei Jahre, die folgten. Als Barnard-Stipendiat ging er mit 1.500 Dollar nach Europa und arbeitete in Gegenwart von Erwin Schrödinger, Arnold Sommerfeld, Werner Heisenberg, Niels Bohr, Wolfgang Pauli und – entscheidend – Otto Stern in Hamburg. Sterns Molekularstrahltechnik wurde zu Rabis Lebenswerk, aber nicht in Sterns Form.

Die Methode

Rabis Verbesserung war ein Stück reiner experimenteller Eleganz. Sterns Methode erforderte umständliche, nicht-einheitliche Magnetfelder; Rabi ersetzte sie durch einheitliche Felder, die in einem Winkel eingestellt waren, sodass Atome wie Licht, das durch ein Prisma geht, abgelenkt wurden. Weniger Apparate, größere Genauigkeit.

Zurück in Columbia – wo er 1929 als Dozent mit einem Gehalt von 3.000 Dollar pro Jahr in die Fakultät eintrat und 1937 ordentlicher Professor wurde – baute er das Molekularstrahllabor auf und entwickelte in den 1930er Jahren zusammen mit Gregory Breit die Breit-Rabi-Gleichung und maß die magnetischen Kernmomente von Natrium, Lithiumverbindungen, Wasserstoff und Deuterium. Zwischen 1937 und 1939 perfektionierte er zusammen mit Polykarp Kusch, Sidney Millman und Jerrold Zacharias die Kernspinresonanz: schwache oszillierende Felder, die verwendet wurden, um die magnetischen Eigenschaften von Kernen zu lesen. Die Ergebnisse waren verblüffend. Das magnetische Moment des Protons ergab 2,785 Kernmagnetonen, nicht den vorhergesagten Wert von 1 – eine Diskrepanz, für die die Theorie neu aufgebaut werden musste. Es folgte der Nobelpreis für Physik 1944 „für seine Resonanzmethode zur Aufzeichnung der magnetischen Eigenschaften von Atomkernen“.

Radar, Trinity und die Ablehnung

1940 trat er dem MIT Radiation Laboratory bei und wurde im März 1942 stellvertretender Direktor und Leiter der Abteilung 4. Er trieb die Entwicklung von Drei-Zentimeter-Magnetrons voran und leitete unter Norman Ramsey eine fortschrittliche Gruppe, die bis Mai 1941 das erste Drei-Zentimeter-Wellenleiter-Radar produzierte – die Technologie hinter H2X-Bombenradaren und hochauflösenden Schiffsgeräten.

Er beriet das Manhattan-Projekt, weigerte sich jedoch, nach Los Alamos zu ziehen. Er und Robert Bacher überzeugten Oppenheimer davon, dass das Labor von Zivilisten und nicht vom Militär geleitet werden müsse, was alles an seiner Arbeitsweise prägte. Bei Trinity im Juli 1945 gewann er die Wette auf die Sprengkraft und sagte 18 Kilotonnen gegen tatsächliche 18,6 voraus.

1950 lehnte das General Advisory Committee einstimmig die Entwicklung der Wasserstoffbombe ab; Rabi ging weiter als die meisten und schloss sich Enrico Fermi an, um sich aus moralischen sowie technischen Gründen dagegen auszusprechen. Truman setzte sich über sie hinweg. „Ich werde Truman nie verzeihen, dass er unter dem Druck eingeknickt ist“, sagte Rabi. „Er verstand einfach nicht, worum es ging.“ Bei Oppenheimers Sicherheitsanhörung 1954 war er der vernichtendste Verteidigungszeuge: „Wir haben eine Atombombe und eine ganze Serie davon, und wir haben eine ganze Serie von Superbomben, und was wollt ihr noch, Meerjungfrauen?“

Der Institutionenbauer

Von 1945 bis 1949 leitete er eine Physikabteilung in Columbia, der zwei Nobelpreisträger und elf zukünftige angehörten. Im Januar 1947 schlossen er und Norman Ramsey eine Koalition aus neun Universitäten ab, die das Brookhaven National Laboratory gründete. Als UNESCO-Delegierter schlug er 1950 regionale internationale Labore vor; Treffen in Florenz 1952 führten zum CERN, und die Glückwunschschreiben von Bohr, Heisenberg und Amaldi hingen gerahmt in seinem Heimbüro. Er leitete das General Advisory Committee der AEC von 1952 bis 1956 und das Science Advisory Committee von 1956 bis 1957, und sein Rat an Eisenhower während der Sputnik-Krise im Oktober 1957 führte zur Einrichtung des Science Advisory Committee des Präsidenten als ständige Institution.

Warum Isidor ein Genie genannt wird

Die gezeigte Fähigkeit ist die Ökonomie des experimentellen Designs – die Fähigkeit, ein Gerät zu betrachten und die einfachere Maschine zu sehen, die darin verborgen ist. Sterns Strahlen benötigten Felder, die schwer zu formen und zu kontrollieren waren; Rabis Einsicht war, dass einheitliche, geneigte Felder die gleiche Arbeit mit weniger Hardware und mehr Präzision erledigen würden, was die Art von Idee ist, die offensichtlich erscheint, sobald jemand sie hatte, und auf die vorher niemand kommt. Aus dieser einzigen Vereinfachung ergab sich die Messung der Kernmomente, das anomale Protonenergebnis, das Theoretiker zwang, den Kern zu überdenken, ein Nobelpreis und schließlich die Magnetresonanztomographie. Ein zweites und selteneres Talent war das Urteilsvermögen über Menschen und Strukturen: Er stellte eine Abteilung in Columbia zusammen, die dreizehn vergangene und zukünftige Preisträger beherbergte, war Mitbegründer von Brookhaven, überzeugte zur Gründung des CERN und institutionalisierte wissenschaftliche Beratung innerhalb der amerikanischen Präsidentschaft.

Das Gegenargument muss angeführt werden, und er liefert den größten Teil davon selbst. Er war nach allgemeiner Zustimmung ein schrecklicher Lehrer – Norman Ramsey nannte seine Vorlesungen „ziemlich schrecklich“; William Nierenberg sagte, er sei „einfach ein schrecklicher Dozent“. Sein Preis war für eine Methode und nicht für ein Gesetz; er entdeckte kein neues Naturprinzip, und die Bildgebungstechnologie, die seine Arbeit berühmt machte, wurde Jahrzehnte später von anderen realisiert. Und er vertrat offen diskriminierende Ansichten über Frauen in der Wissenschaft, da er glaubte, sie könnten keine Physiker sein: Er betreute nie eine Doktorandin oder Postdoktorandin. Was auch immer das Wort Genie abdeckt, es deckt eindeutig nicht ab, bei Menschen im Allgemeinen richtig zu liegen.

Vermächtnis

Die Ehrungen reichten vom Newcomb Cleveland Prize 1939 und der Elliott Cresson Medal 1942 bis zum Nobelpreis 1944, der Medal for Merit und der King's Medal of Britain 1948, Offizier der französischen Ehrenlegion 1956, der Niels Bohr International Gold Medal und dem Atoms for Peace Award 1967, der Oersted Medal 1982, der Public Welfare Medal 1985 und dem Vannevar Bush Award 1986. Columbia ernannte ihn 1964 zu seinem ersten Universitätsprofessor. Er zog sich 1967 aus der Lehre zurück und starb am 11. Januar 1988 in seinem Haus in der Riverside Drive. Es gibt eine Straße, die am CERN nach ihm benannt ist, ein Gelehrtenprogramm in Columbia und einen MRT-Scanner in fast jedem Krankenhaus der entwickelten Welt.