Felix Bloch (1905–1983)

Professor für Physik

Felix Bloch wurde am 23. Oktober 1905 in Zürich als Sohn des jüdischen Kaufmanns Gustav Bloch und dessen Frau Agnes geboren. Nach dem Besuch des Realgymnasiums begann er ab 1924 an der ETH Zürich ein Studium der Ingenieurwissenschaften. Nach einem Jahr wechselte er an die Abteilung für Mathematik und Physik. Zur Zeit seines Studiums wurden in Zürich bedeutende Grundlagen der Quantenphysik erarbeitet. Als Student besuchte er Vorlesungen bei Peter Debye, Paul Scherrer und Hermann Weyl sowie Lehrveranstaltungen bei Erwin Schrödinger. Dieser befasste sich am Physikalischen Institut der Universität Zürich mit der Wellenmechanik und stellte 1926 seine berühmte Wellengleichung für das Wasserstoffatom zum ersten Mal vor.

Doktorat und Assistenzjahre

Im November 1927 wechselte Felix Bloch an die Universität Leipzig und begann im Alter von 22 Jahren eine Dissertation bei dem nur vier Jahre älteren Werner Heisenberg, dem er sich bald auch freundschaftlich verbunden fühlte. Als erster Doktorand Heisenbergs befasste er sich auf dessen Anregung in seiner Arbeit mit dem Titel «Über die Quantenmechanik der Elektronen in Kristallgittern» mit der Bewegung von Elektronen im periodischen Gitterpotential und der daraus resultierenden Leitfähigkeit. Hiermit schuf er die Grundlagen seines späteren Ruhmes. Nach seiner Promotion kehrte er Ende 1928 als Assistent Wolfgang Paulis für ein Jahr an die ETH zurück. Danach folgten Assistenzen bei Adriaan Fokker und Hendrik A. Kramers in Holland. 1930 ging Bloch als Oberassistent Heisenbergs erneut an die Universität Leipzig, wo er sich ein Jahr später mit der Schrift «Zur Theorie des Austauschproblems und der Remanenzerscheinung der Ferromagnetica» habilitierte. Zwischenzeitlich hielt er sich zu Forschungszwecken auch an Niels Bohrs Institut in Kopenhagen auf.

Emigration in die USA

Die nationalsozialistische Machtergreifung und insbesondere das im April 1933 erlassene «Gesetz zur Wiederherstellung des Berufsbeamtentums» setzten der Zusammenarbeit zwischen Felix Bloch und Werner Heisenberg ein jähes Ende. Die rigide Umsetzung der Gesetzgebung durch das zuständige Bildungsministerium zwang Bloch, seine Stelle als Physiker an der Universität Leipzig gegen den seinen und Heisenbergs Willen im Mai 1933 aufzugeben und Deutschland in Richtung Schweiz zu verlassen. Wenige Monate später liess er Europa ganz hinter sich und emigrierte 1934 in die USA, um eine Professur an der Universität Stanford anzunehmen. Mit dem Wechsel des Kontinents ging auch in wissenschaftlicher Hinsicht eine Neuorientierung einher. So wandte sich der bis anhin eher der Theorie zugewandte Bloch zunehmend der Experimentalphysik zu. Seine Forschungen konzentrierten sich vor allem auf den Magnetismus von Atomkernen und ihren Bestandteilen, der Protonen und der – erst 1932 entdeckten – Neutronen.

Mitarbeit am Manhattan-Projekt und am Radarprojekt

Während des Krieges unterbrach er seine Lehr- und Forschungstätigkeit und arbeitete an dem von dem Physiker Robert Oppenheimer geleiteten Manhattan-Projekt mit. Im Juni 1942 nahm er an einem von Oppenheimer organisierten Sommerseminar in Berkeley teil. Hier befassten sich führende Wissenschaftler der Zeit mit den Möglichkeiten des Baus einer Uranbombe. Ab dem Frühsommer 1943 beteiligte er sich im geheimen Forschungszentrum von Los Alamos am Bau der Atombombe. Aus nie genau erläuterten Gründen verliess er das Projekt aber bereits im Herbst 1943 wieder und schloss sich bis 1945 dem Radarprojekt der Harvard University an. Zeitgleich war sein ehemaliger Lehrer Werner Heisenberg in Deutschland am Uranprojekt des Heereswaffenamtes beteiligt.

Verleihung des Nobelpreises

Nach Kriegsende kehrte Bloch nach Stanford zurück und legte im Juli 1946 eine Arbeit zur Kerninduktion vor, einer Methode, welche die Messung des magnetischen Moments von Atomkernen ermöglicht. Für diese Entdeckung wurde ihm 1952 gemeinsam mit Edward Mills Purcell der Nobelpreis für Physik zugesprochen. Blochs Forschungen lieferten somit einen wesentlichen Beitrag zu den Grundlagen der magnetischen Kernresonanz. Sie ermöglichten die Bestimmung von Kernmomenten und trugen so massgebend zur Entwicklung moderner Hilfsmittel der Strukturbestimmung oder der medizinischen Diagnostik bei.

Rückkehr in die Schweiz und Tod

Zwischen 1954 und 1955 leitete Felix Bloch kurzzeitig das CERN in Genf als erster Generaldirektor. Aus beruflichen und familiären Gründen kehrte er aber bald wieder nach Stanford zurück, wo er bis zu seiner Pensionierung wirkte. Er verstarb am 10. September 1983 in Zürich an einem Herzinfarkt.

Felix Blochs Leben fand im 2013 erschienenen Roman «Der Fälscher, die Spionin und der Bombenbauer» des Schweizer Autors Alex Capus Eingang in die Literatur.