Panorama

Physik mit drei Becquerels

23.03.2020 - Vor 200 Jahren wurde der Physiker Alexandre Edmond Becquerel geboren, der Vater des Nobelpreisträgers Henri Becquerel.

Über drei Generationen hinweg war der Lehrstuhl für Physik am Pariser „Musée national d´histoire naturelle“ in der Hand der Gelehrtenfamilie Becquerel. Großvater, Vater und Sohn folgten einander auch als Mitglieder der Académie des Sciences. Henri, der jüngste Becquerel, war der berühmteste. Für die Entdeckung der Radioaktivität erhielt er 1903 gemeinsam mit Marie und Pierre Curie den Physik-Nobelpreis. Sein Vater Alexandre Edmond, der mit dem Filius die Phosphoreszenz von Uransalzen untersuchte, ebnete dafür den Weg. Edmond wurde vor 200 Jahren am 24. März 1820 in Paris geboren. Er, gewissermaßen der „mittlere Becquerel“, interessierte sich vor allem für den Einfluss des Lichts auf elektrochemische Vorgänge und das Phänomen der Phosphoreszenz

Edmond Becquerel war der Sohn des Ingenieur-Offiziers Antoine César Becquerel (1788 – 1878), der von 1808 bis 1815 unter Napoleon Bonaparte gedient hatte. Nach seinem Ausscheiden aus der Armee mit 27 Jahren wandte er sich ganz der Wissenschaft zu. Die deutschen Zusammenfassungen seiner Berichte im Polytechnischen Journal tragen deutlich die Handschrift des Ingenieurs, der sich für die industrielle Anwendung der galvanischen Elemente interessiert – insbesondere zur Abscheidung von Metallen.

Antoine César Becquerel entdeckte den piezoelektrischen Effekt und erfand 1826 das Differentialgalvanometer, mit dem er den elektrischen Widerstand präziser messen konnte. Ein Jahr später konstruierte er die erste galvanische Zelle, die konstanten Gleichstrom erzeugte. Aus seinen Experimenten zur Thermoelektrizität ging das erste elektrische Thermometer hervor. Diese Leistungen brachten ihm internationale Anerkennung. 1835 wählte ihn die Preußische Akademie der Wissenschaften zum korrespondierenden Mitglied und 1837 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Royal Society in London ernannt. Im selben Jahr erhielt Antoine Becquerel den Lehrstuhl am „Musée national d´histoire naturelle“. Diese Institution war aus dem königlichen Arzneipflanzengarten hervorgegangen und hatte als eine der wenigen die Französische Revolution überlebt.

Edmond war 17 Jahre alt, als sein Vater den Lehrstuhl am Naturkundemuseum erhielt. Es ist anzunehmen, dass er ihm in den nächsten Jahren häufig im Labor assistierte. 1839 entdeckten sie zusammen den photoelektrischen  „Becquerel-Effekt“. Sie tauchten zwei gleichartige Elektroden in ein Elektrolyt. Als sie eine der beiden Elektroden beleuchteten, konnten sie eine Spannung zwischen den Elektroden registrieren. In Erinnerung an diese frühe Arbeit wurde der 1989 erstmals ausgelobte Preis für Photovoltaik Becquerel-Preis genannt.

Vermutlich hatte Sohn Edmond die Idee auszuprobieren, welchen Einfluss das Licht auf elektrochemische Vorgänge hat. Er war fasziniert von der Entdeckung der Fotografie und gehörte viele Jahre später (1854) zu den Gründungsmitgliedern der Société française de photographie. Bei seinem Versuch, das Sonnenlicht nach dem Prinzip von Daguerre auf eine fotografische Platte zu bannen, bemerkte er die schwarzen Linien, die vor ihm schon Fraunhofer beschrieben hatte. Er vermutete, dass diese Linien auch in den unsichtbaren Bereichen des Spektrums auftraten. Ebenso vermutete er, dass die menschliche Retina einen anderen Ausschnitt des Sonnenspektrums sieht als beispielsweise die Lebewesen in der Tiefsee. Diese damals kontroverse Idee publizierte er im politisch turbulenten Jahr 1848.

Doch die Revolution sollte sich für Edmond Becquerel positiv auswirken, denn sie verhalf ihm zu einer ersten akademischen Anstellung. 1849 bewarb er sich erfolgreich auf eine Stelle im neu gegründeten Institut für rationalen Ackerbau. Zwar ging das Institut mit der Zweiten Republik unter, aber dafür erhielt Edmond 1853 eine Physik-Professur am Conservatoire des Arts et Métiers, einer Ausbildungsstätte für Ingenieurwissenschaften. Er konnte nun sein Interesse an der Phosphoreszenz vertiefen. Es folgte eine ausführliche Studie verschiedener Materialien, die durch Sonnenlicht zur Phosphoreszenz angeregt werden. Mit seinem 1859 konstruierten Phosphoroskop beobachtete er, dass ultraviolettes und violettes Licht in Uransalzen die stärkste Phosphoreszenz erzeugen, während der infrarote Teil des Spektrums sie aufhebt.

Ebenso untersuchte Becquerel parallel zu Faraday in England, wie sich verschiedene Materialien, insbesondere Sauerstoff, in Magnetfeldern verhalten. Mit Faraday teilte er auch sein Interesse für die elektrochemische Zersetzung. Das Becquerelsche Gesetz ist ein Spezialfall von Faradays Grundgesetzen der Elektrolyse. Wie man in den Berichten des Polytechnischen Journals sehen kann, waren viele seiner Publikationen aus diesen Jahren relevant für industrielle Anwendungen. 1863, im Alter von 43 Jahren, wurde Edmond Becquerel – wie zuvor sein Vater – in die Académie des sciences aufgenommen und zum korrespondierenden Mitglied der Royal Society gewählt. Den Höhepunkt seiner akademischen Laufbahn erreichte er, als er 1878 die Nachfolge seines Vaters am Musée national d´histoire naturelle antrat.

Die Entdeckung der Radioaktivität durch seinen Sohn Henri erlebte Edmond Becquerel nicht mehr. Er starb im Mai 1891 nach kurzer Krankheit. Bei seinem Tod empfahl die Académie des Sciences seinen Sohn Henri als Nachfolger für den Lehrstuhl am Musée national d´histoire naturelle. Dies wird im Lebenslauf von Henri Becquerel selten erwähnt, weil er parallel dazu die Professur für Physik an der renommierten École Polytechnique erhielt.

Anne Hardy

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