Mit einem bundesweiten Max-Planck-Tag feiert die nach ihm benannte Gesellschaft den Wissenschaftler, der für seine revolutionären Erkenntnissen vor 100 Jahren den Physik-Nobelpreis bekam. Wer war der Forscher?
Für seine bahnbrechenden Entdeckungen bekam er vor 100 Jahren den Physik-Nobelpreis, sein Geburtstag jährt sich 2018 zum 160. Mal und vor 70 Jahren wurde die nach ihm benannte Max-Planck-Gesellschaft gegründet. Anlässlich dieser drei Jubiläen hat die Max-Planck Gesellschaft diesen Freitag (14.09.18) zum bundesweiten Max-Planck-Tag erklärt.
So viel Trubel um die eigene Person hätte dem zurückhaltenden, bescheidenen Planck vermutlich nicht gefallen. Nicht er, sondern die Wissenschaft sollte stets im Vorgrund stehen. Die Fähigkeit, "aus reinem Denken heraus die Natur zur beherrschen", so Planck, dessen Leben von der wechselvollen deutschen Geschichte geprägt war.
1858 in Kiel geboren, wuchs der kleine Max als sechstes Kind in einer sehr konservativen Familie auf. Urgroßvater und Großvater waren Theologieprofessoren, Max' Vater war Jura-Professor. Er war ein guter Schüler, kein Überflieger, aber die Lehrer schätzen seinen klaren Verstand. Mit gerade mal 16 Jahren bestand er das Abitur mit Bravour.
Plancks Leidenschaft galt eigentlich der Musik
Der junge Max Planck interessierte sich für vieles, vor allem für Naturwissenschaften und Altphilologie, seine Leidenschaft aber galt der Musik: Er verfügte über das absolute Gehör, spielte Geige, Klavier und bei Gottesdiensten die Orgel. Zudem war er ein herausragender Sänger, der auch noch komponieren und dirigieren konnte.
Musik studierte er trotzdem nicht, statt für die brotlose Kunst entschied er sich für ein naturwissenschaftliches Studium in München. Obwohl ihm der Münchner Physikprofessor Philipp von Jolly davon abgeraten hatte. Schließlich sei "in der Wissenschaft schon fast alles erforscht, und es gelte, nur noch einige unbedeutende Lücken zu schließen".
Max Planck ließ sich davon nicht abhalten, studierte erst in München und ab 1877 bei den berühmten Physikern Gustav Kirchhoff und Hermann von Helmholtz in Berlin. Allerdings war der junge Student Max sehr enttäuscht von den beiden Koryphäen: Kirchhoffs Vorlesungen bezeichnete Planck als "trocken und eintönig". Helmholtz kam selten vorbereitet in die Vorlesungen, langweilte die Zuhörer und verrechnete sich auch noch permanent.
Selbststudium statt Langeweile
Also brachte sich Max Planck das Wichtigste im Selbststudium bei und machte 1878 sein Examen in Mathematik und Physik. Ein Jahr später legte er mit nur 21 Jahren seine Dissertation "Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie" ab; wieder ein Jahr später dann seine Habilitationsschrift über "Gleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen".
Sein immer stärker werdender Drang nach Selbstständigkeit brachte ihn 1880 mit gerade mal 22 Jahren als Hochschullehrer und Privatdozent zurück an die Münchner Universität. Dank der guten Beziehungen seines Vaters wurde er 1885 in Kiel zum Professor ernannt. Und auch sein Fachgebiet hatte Planck inzwischen für sich festgelegt: die theoretische Physik. Dieser Bereich wurde damals nur an zwei Universitäten in Deutschland gelehrt. Die meisten Physiker betrachteten ihn eher als leidige Hilfswissenschaft.
Planck genoss diese Zeit. Er verdiente endlich genug, um seine langjährige Freundin Marie zu heiraten und mit ihr eine Familie zu gründen. Sohn Karl, die Zwillinge Emma und Grete und Sohn Erwin folgten.
Nobelpreis für Physik: nicht-alltägliche Wissenschaft
Unsichtbare Strahlung, feurig heiße Sonnen und Atome, die von selbst zerfallen - die Physik ist eine Wissenschaft des Ungewöhnlichen. Unsere Bildergalerie zeigt, welche Erkenntnisse den Nobelpreis wert waren.
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1901: Eine Strahlung, die Knochen sichtbar macht
Den allerersten Physiknobelpreis überhaupt bekam der Deutsche Wilhelm Conrad Röntgen. Er entdeckte die Röntgenstrahlen. Noch heute nutzen Ärzte sie, um Knochenbrüche oder Entzündungen in Zahnwurzeln festzustellen. Allerdings kann die energiereiche Strahlung Krebs erzeugen. Röntgen selbst nannte sie X-Strahlen, ihm zu Ehren wurden sie später umgetauft.
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1903: Atome, die von selbst zerfallen
Der Franzose Antoine Henri Becquerel fand heraus, dass die Atomkerne einiger schwerer Metalle spontan zerfallen - wie das hier gezeigte Uran. Dabei sondern die Atomkerne energiereiche Strahlung ab. Becquerel entdeckte damit die Radioaktivität. Marie Curie und ihr Mann Pierre untersuchten das Phänomen eingehender. Alle drei bekamen später den Nobelpreis.
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1921: Die Kraft des Lichtstrahls
Licht kann winzige Teilchen aus einem Stück Metall herausschlagen. Diesen photoelektrischen Effekt untersuchte Albert Einstein eingehender. Er deutete es so: Licht und Materie sind zwei Seiten der gleichen Medaille und lassen sich ineinander umwandeln. Daher haben auch Lichtstrahlen die Kraft, das Metall zu verändern. Auf diesem Prinzip basieren heute unsere Solarzellen.
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1956: Der Ursprung moderner Computer
Smartphones, Laptops und iPads verdanken wir den US-Amerikanern William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain. Sie bauten erstmals Transistoren - elektronische Schaltungen, die blitzschnell von einem Zustand in den anderen wechseln. Computerprozessoren wie dieser hier bestehen aus vielen Millionen solcher Schaltungen. Eine Geldmünze dient als Größenvergleich.
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1964: Gebündelte Lichtstrahlen
Viele gleiche Lichtstrahlen, die in dieselbe Richtung laufen - das ist einfach ausgedrückt ein Laser. Er beschert uns nicht nur bunte Lichtshows, sondern kann auch Metall schneiden und Hautflecken wegbrennen. Für seine Entwicklung bekamen der US-Amerikaner Charles Townes und die Russen Nikolai Bassow und Alexander Prochorow den Nobelpreis.
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1967: Sternenfeuer
Der in Straßburg geborene US-Amerikaner Hans Bethe untersuchte, warum Sterne wie unsere Sonne eigentlich so heiß sind. Er fand heraus: Sterne verschmelzen in ihrem Inneren Wasserstoffatome zu den größeren Heliumatomen. Bei dieser Kernfusion wird viel Energie frei. Sie gelangt als Sonnenstrahlung zu uns auf die Erde.
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1971: Dreidimensionale Bilder zum Staunen
Hologramme verdanken wir dem ungarischen Ingenieur Dennis Gábor. Er konstruierte erstmals solche dreidimensionalen Erscheinungen. Die Gebilde scheinen frei im Raum zu schweben und verändern sich je nach Blickwinkel. Aber sie sind nicht nur schön anzusehende Spielereien: Hologramme auf Geldscheinen machen es Fälschern schwer.
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1986: Klitzekleines sichtbar gemacht
Einblicke in die Welt des Kleinen gab uns der Deutsche Ernst Ruska. Er erschuf das Elektronenmikroskop. Es macht so plastische Aufnahmen wie diese von einem Floh möglich. Die Auflösung ist mehr als tausend Mal so hoch wie bei gewöhnlichen Lichtmikroskopen. Daher kann man damit Dinge sehen, die unserem Auge ansonsten verborgen blieben.
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1988: Ungemein leichte Elementarteilchen
Ja, Neutrinos gibt es wirklich! Das bestätigten die US-Amerikaner Leon Max Lederman, Melvin Schwartz und Jack Steinberger mit ihren Experimenten an einem Teilchenbeschleuniger wie dem hier gezeigten. Neutrinos sind extrem leichte Materiebausteine. Das Problem: Sie wechselwirken so gut wie nicht mit der Materie auf unserer Erde. Entsprechend aufwendig ist ihr Nachweis in Experimenten.
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1989: Genau wissen, wieviel Uhr es ist
Die Grundlage für eine extrem exakte Zeitmessung legte der US-Amerikaner Norman Ramsey. Er machte die Entwicklung einer Atomuhr möglich, der genauesten Uhr der Welt. In einem Jahr weicht sie höchstens 25 milliardstel Sekunden von der idealen Zeit ab. Vier Atomuhren stehen in Braunschweig. Nach ihnen richtet sich die offizielle deutsche Uhrzeit.
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2007: Viel Speicherplatz auf kleinstem Raum
Die Festplatten von Laptops werden immer kleiner, haben aber gleichzeitig viel mehr Platz für Daten als noch vor einigen Jahren. Grund ist der Riesenmagnetowiderstand. Er tritt auf, wenn man Speichermedien in einer ganz bestimmten Art baut. Diesen Effekt entdeckten der Deutsche Peter Grünberg und der Franzose Albert Fert und wurden dafür mit dem Nobelpreis belohnt.
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2009: Schneller surfen
Charles Kuen Kao, US-Physiker chinesischer Herkunft, entwickelte das Glasfaserkabel. Es überträgt schnell und verlustfrei Informationen, etwa den Inhalt einer Webseite oder ein Telefongespräch. Dafür werden die elektronischen Daten in ultrakurze Lichtblitze umgewandelt, durch das Glasfaserkabel geschickt und am Ziel wieder zurück in elektrische Impulse überführt.
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2011: Das Weltall dehnt sich aus
Dass das Universum immer größer wird, zeigten die US-Forscher Saul Perlmutter, Brian Schmidt und Adam Riess. Was genau die Ursache ist, weiß die Wissenschaft allerdings noch nicht. Wer das herausfindet, bekommt bestimmt den nächsten Nobelpreis.
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2013: Entdeckung des Gottesteilchens
Vor fast 50 Jahren beschrieb der junge Physiker Peter Higgs ein Teilchen mit entscheidender Bedeutung. Es verleiht allen anderen Elementarteilchen ihre Masse. Peter Higgs und sein Kollege, der Belgier François Englert, sagten dieses Teilchen nur theoretisch voraus. Erst 2012 wurde es nachgewiesen, am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf.
Bild: 2012 CERN
2014: Es werde - blaues - Licht!
Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura wurden für die Entwicklung von Leuchtdioden (LED) ausgezeichnet, die blaues Licht emittieren. So wurden weiße LEDs möglich: helle und vor allem energiesparende Lichtquellen.
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2018: Ultrakurze Laserpulse und eine optische Pinzette
Laser sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Donna Strickland und Gérard Mourou haben mit ihrer Forschung die Grundlage für Ultrakurzpulslaser gelegt. Damit lassen sich Werkstoffe so fein bearbeiten, wie mit keinem anderen Werkzeug. Die beiden teilten sich den Nobelpreis mit Arthur Ashkin, der eine optische Pinzette zur Untersuchung biologischer Proben entwickelt hatte.
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Max Planck konnte seine Reputation als Physiker weiter ausbauen und wurde 1889 als Nachrückkandiat an die Berliner Friedrich-Wilhelm-Universität berufen. Er verkehrte jetzt in Wissenschaftlerkreisen und trat mit gerade mal 35 Jahren der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der renommierten Preußischen Akademie der Wissenschaften bei, einer überalterten, aber einer der bedeutendsten Wissenschaftsgesellschaften Europas.
Die Studenten schätzten seine Vorlesungen, denn Planck sprach ohne Sprechzettel. Er formulierte alles klar und fließend. Allerdings muss Planck sehr nüchtern, unpersönlich und uneitel gewirkt haben, berichtete zum Beispiel die spätere Mitentdeckerin der Kernspaltung Lise Meitner enttäuscht.
Revolutionäre Entdeckungen: Wirkungsquantum und Quantentheorie
Planck forschte ab Mitte der 1890er Jahre über die Wärmestrahlung und entdeckte 1899 die Naturkonstante h. Bald wurde sie nach ihm "Plancksches Wirkungsquantum" genannt. 1900 entwickelte er ein Gesetz, dass die Ausstrahlung elektromagnetischer Energie durch einen schwarzen Körper beschreibt, das "Plancksche Strahlungsgesetz".
Allmählich verließ der privat so zurückhaltende Planck damit die vorgezeichneten Wege der klassischen Physik, in der es keine sprunghaften Veränderungen gab, sondern nur stetige Entwicklungen. Planck erkannte aber, dass die Strahlung nicht kontinuierlich, sondern in Energiepaketen, sogenannten Quanten, abgegeben wird.
Plancks Quantentheorie wurde in der Fachwelt lange und hitzig diskutiert, stellte sie doch das gesamte Weltbild der klassischen Physik auf den Kopf. Unterstützung erhielt der Physiker unter anderem von dem damals noch unbekannten Albert Einstein, dessen Relativitätstheorie Planck ebenso gegen Kritiker verteidigte. 1914 holte er Einstein an die Berliner Friedrich Wilhelm Universität.
Planck selber sah die durch ihn ausgelöste Physik-Revolution kritisch und versuchte weiterhin, sein Strahlungsgesetz mit der klassischen Physik in Einklang zu bringen. Die moderne Quantenmechanik aber setzte sich allmählich durch und 1918 wurde Planck schließlich für die Begründung der Quantentheorie mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Zu dieser Zeit wussten wenige von seinen schweren Schicksalsschlägen. 1909 starb seine geliebte Frau Marie, vermutlich an Tuberkulose. 1916 fiel sein ältester Sohn im Ersten Weltkrieg, den Max Planck - wie viele seiner Zeitgenossen – zunächst mit nationalem Pathos herbeigesehnt hatte. Planck sprach nicht über seinen Verlust. 1917 und 1919 starben dann seine beiden Zwillingstöchter, jeweils im Kindbett.
Planck widmete sich ganz der Wissenschaft, heiratete seine 25 Jahre jüngere Nichte. Mit der jungen Demokratie der Weimarer Republik konnte sich Plank nicht recht anfreunden. Sein Weltbild blieb streng konservativ und von einer tiefen Religiosität durchdrungen. Entsprechend verordnete er als Universitäts-Rektor sich und auch den Akademie-Kollegen, in den Wirren der Nachkriegszeit auf politische Kommentare zu verzichten. Auch als der von ihm nach Berlin gerufene Albert Einstein immer heftiger angefeindet wurde, verweigerte ihm Planck die - auch von Kollegen geforderte - Unterstützung.
Schweigsam trotz Nazi-Terror
Loyal gegenüber den Mächtigen verhielt sich der mittlerweile 74-jährige Planck auch, als die Nazis 1933 die Macht ergriffen. Er schwieg, als jüdische Freunde und Kollegen öffentlich gedemütigt wurden und in Scharen das Land verließen. Nur wenige konnte er privat zum Bleiben überreden. Öffentlich hat er sich nur für seinen Wissenschaftskollegen Fritz Haber eingesetzt. Zumindest aber hat er trotz Verbots posthum eine Gedächtnisfeier für den geschätzten Kollegen organisiert. Haber hatte 1933 Deutschland verlassen und war im Jahre darauf in Basel gestorben.
Der Nazi-Terror machte aber auch vor der Wissenschaft nicht halt. Selbst Planck als Nobelpreisträger wurde angefeindet. Als die Akademie 1938 gleichgeschaltet wurde, trat Planck aus Protest zurück. Deutschland taumelte in den Zweiten Weltkrieg und Planck durchlitt die Kriegsjahre zuerst in Berlin und dann auf dem Lande.
Sein jüngster Sohn Erwin Planck beteiligte sich dagegen am Aufstand gegen Hitler und wurde nach dem gescheiterten Attentatsversuch vom 20. Juli 1944 von der Gestapo verhaftet. Max Planck schrieb vergeblich Gnadengesuche an Himmler, Göring und Hitler, aber trotzdem wurde der Sohn des einst hochverehrten Nobelpreisträgers hingerichtet.
Internationale Anerkennung
Nach Kriegsende baute Planck von Göttingen aus die Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft wieder auf. In deren Nachfolge gründete sich die Max-Planck-Gesellschaft. Ihr erster Präsident wurde der "Vater der Kernchemie" und ebenfalls Nobelpreisträger Otto Hahn. Max Planck wurde zum Ehrenpräsidenten ernannt. Als einziger Deutscher wurde Planck 1946 von der Royal Society eingeladen, um den 300. Geburtstag von Isaac Newton zu feiern. Ein Jahr später starb der hochgeehrte Max Planck fast 90-jährig in Göttingen. Sein wissenschaftliches Vermächtnis vor allem im Bereich der Grundlagenforschung pflegt seitdem die weltweit anerkannte Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften.
Marie Curie - Die Mehrfach-Nobelpreisträgerin wurde vor 150 Jahren geboren
Sie erhielt als einzige Frau gleich zwei Nobelpreise: für Physik und für Chemie. Die Forscherin und Radiologin setzte sich nach dem ersten Weltkrieg im Völkerbund für internationale Wissenschaftskooperation ein.
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Kind aus einer Lehrerfamilie
Marie Skłodowska (hier in der Mitte zwischen ihren Geschwistern Zosia, Hela, Josef und Bronya) wurde am 7. November 1867 in Warschau geboren. Ihr Vater Władysław Skłodowski war Mathematik- und Physiklehrer - ihre Mutter Bronisława war Schulleiterin eines Mädchenpensionats.
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Alles drehte sich um Bildung
Die Mutter, Bronisława Skłodowska, hatte ihre ganze Ausbildung an dem Mädchenpensionat in der Warschauer Fretastrasse absolviert. Dort wirkte sie dann selbst als Lehrerin, bis sie es zur Schulleiterin brachte. Als sie starb, war Marie erst 13 Jahre alt.
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Ein Studium - Für ein Mädchen nicht erlaubt
Marie bestand 1883, im Alter von 15 Jahren, ihr Abitur als Klassenbeste. Allerdings durfte sie als Mädchen in Polen nicht studieren. Da ihr Vater kein Auslandsstudium finanzieren konnte, gab sie Privatunterricht. Sie arbeitete als Hauslehrerin für wohlhabende Familien und unterrichtete Bauernkinder in Lesen und Schreiben. Sie selbst nahm unterdessen an heimlich organisierten Kursen teil.
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Studium in Paris und Entdeckung der Radioaktivität
1891 kam Marie als junge Studentin nach Paris. Dort durfte sie sich an der Sorbonne im Fach Physik einschreiben. Sie war eines von 23 Mädchen unter 1825 Studenten. Mit der Sprache tat sie sich schwer, aber bestand alle Prüfungen. 1896 entdeckte sie gemeinsam mit dem Kollegen Henri Becquerell, dass Urankaliumsulfat fotografische Platten schwarz färbt.
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Aus dem Forscherkollegen Pierre Curie wird der Ehemann
1894 lernte Marie Pierre Curie kennen. Er leitete damals das Forschungslabor an der Städtischen Fachschule für Industrielle Physik und Chemie (ESPCI). Aus der gemeinsamen Forschungsleidenschaft wurde Liebe. Sie heirateten am 26. Juli 1895.
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Experimente mit radioaktiven Stoffen
Marie erforschte weiterhin die Radioaktivität - unter anderem mit diesem Apparat, den sie gemeinsam mit Pierre entwickelt hatte: Es ist ein piezoelektrisches Elektrometer, in dem die elektrische Leitfähigkeit radiumhaltiger Luft gemessen werden konnte. 1898 gelang es ihr, gemeinsam mit Pierre, das Polonium spektroskopisch nachzuweisen. Es wurde nach ihrem Heimatland Polen benannt.
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Dissertation
1903 veröffentlichte Marie Curie ihre Doktorarbeit über radioaktive Substanzen, die in der Forschergemeinde großes Aufsehen erregte. Die Dissertation wurde innerhalb eines Jahres in fünf Sprachen übersetzt und 17 mal verlegt. Bereits in dieser Zeit traten bei Marie und Pierre Curie erste Symptome einer Strahlenkrankheit auf.
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Nobelpreis für Physik
Noch im selben Jahr erhielt das Forscherehepaar von der Schwedischen Akademie der Wissenschaften den Nobelpreis für Physik, "in Anerkennung der außerordentlichen Leistungen, die sie sich durch ihre gemeinsame Forschung über die von Professor Henri Becquerell entdeckten Strahlungsphänomene erworben haben."
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Zwei Kinder - ohne Vater
Bereits 1897 hatte Marie Curie ihre erste Tochter Irène zur Welt gebracht. Die zweite Tochter Ève kam 1904 hinzu. Sie lernte ihren Vater Pierre kaum noch kennen. Er starb als sie noch keine zwei Jahre alt war nach einem Unfall mit einem Pferdefuhrwerk. Auf Empfehlung der Fakultät übernahm Marie Curie die Leitung des Laboratoriums. Sie wurde die erste Frau, die an der Sorbonne lehrte.
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Erste weibliche Institutsleitung, erster Lehrstuhl, erster Radiumstandard
Marie Curie erhielt 1908 als erste Frau eine ordentliche Professur für Physik. Sie lehrte an dem von ihrem Mann und ihr gegründeten Radium-Institut in Paris. Das Institut war maßgebend bei der Festlegung internationaler Mess-Standards für Radioaktivität. Die Maßeinheit wurde zu Ehren des Forscher-Ehepaares "Curie" benannt.
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Medizinerin im Ersten Weltkrieg
Am Radium-Institut in Paris arbeitete Marie Curie während des Ersten Weltkrieges verstärkt im Bereich der Medizin. Insbesondere entwickelte sie einen mobilen Röntgenwagen, den die Sanitäter mit an die Front nehmen konnten. Hier ist sie im Institut mit einer Delegation des American Expeditionary Corps zu sehen. Mit im Bild: Ihre Tochter Irène - stehend.
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Besuch in den USA
1920 bereiste Marie Curie die USA. Medien zelebrierten sie mehr als Heilerin, denn als Forscherin. Neben Besuchen im Weißen Haus (im Foto mit Präsident Warren Harding) und einem touristischen Programm, hielt sie Vorträge vor Akademikerinnen und besuchte Forschungseinrichtungen und Chemieunternehmen.
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Einsatz für internationale Forschungskooperation
Während des Aufenthaltes an verschiedenen Universitäten in den USA wurden Marie Curie neun Ehrendoktorate verliehen. Nach Ihrer Rückkehr nutzte sie ihre Prominenz, um sich beim neu gegründeten Völkerbund für eine intensivere internationale Zusammenarbeit im Bereich der Forschung stark zu machen. Es ging unter anderem um verbindliche Richtlinien für Publikationen, Urheberschutz und Stipendien.
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Das Interesse für Physik weitergeben
Maries ältere Tochter lrène wurde selbst eine bekannte Physikerin. Hier steht sie 1963 mit ihrem Ehemann Jean-Frederic Joliot-Curie im Labor. Die beiden erhielten 1935 einen Nobelpreis für die Entdeckung der künstlichen Radioaktivität.