Chien-Shiung Wu

Chien-Shiung Wu (31. Mai 1912 – 16. Februar 1997) war eine chinesisch-amerikanische Experimentalphysikerin. Sie zeigte 1956, dass die schwache Wechselwirkung — jene Kraft, die den Betazerfall und alle Neutrinovorgänge steuert — zwischen links und rechts unterscheidet.

Das galt bis dahin als ausgeschlossen.

Werdegang

Wu wurde in der Nähe von Shanghai geboren. Ihr Vater hatte eine Schule für Mädchen gegründet — zu jener Zeit in China ungewöhnlich — und förderte ihre Ausbildung nachdrücklich. 1936 ging sie in die Vereinigten Staaten und wurde 1940 in Berkeley bei Ernest Lawrence promoviert.

Während des Krieges arbeitete sie am Manhattan-Projekt an der Anreicherung von Uran. Anschließend ging sie an die Columbia University in New York, wo sie bis zu ihrer Emeritierung blieb. Ihr Fachgebiet war der Betazerfall, und sie galt darin bald als die genaueste Experimentatorin ihrer Zeit.

Das Wu-Experiment

1956 legten die Theoretiker Tsung-Dao Lee und Chen Ning Yang eine verstörende Überlegung vor: Vielleicht sei die Erhaltung der Parität — die Annahme, dass die Naturgesetze in einer Spiegelwelt gleich aussehen — bei der schwachen Wechselwirkung gar nicht gültig. Geprüft hatte das niemand.

Wu übernahm die Prüfung. Der Aufbau war anspruchsvoll: Kobalt-60-Kerne mussten in einem Magnetfeld ausgerichtet und dabei auf wenige Hundertstel Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt werden, damit die Wärmebewegung die Ausrichtung nicht zerstörte. Sie führte die Arbeit gemeinsam mit dem National Bureau of Standards durch.

Das Ergebnis war eindeutig. Die Elektronen aus dem Zerfall flogen bevorzugt in eine Richtung — entgegengesetzt zum Kernspin. In einer Spiegelwelt wäre es die andere gewesen. Die Natur unterscheidet also links von rechts.

Die Arbeit erschien im Februar 1957. Noch im selben Jahr erhielten Lee und Yang den Nobelpreis. Wu erhielt ihn nicht.

Warum das für Neutrinos zählt

Die Paritätsverletzung ist kein Nebenbefund, sondern der Schlüssel zum Verständnis des Neutrinos. Kurz nach Wus Experiment zeigte Maurice Goldhaber, dass Neutrinos eine feste Helizität besitzen: Ihr Spin zeigt stets entgegen der Flugrichtung.

Genau darin unterscheidet sich das Neutrino von jedem anderen Teilchen des Standardmodells — und genau deshalb war lange offen, ob es überhaupt eine Masse haben kann. Diese Frage beantwortete erst die Neutrinooszillation.

Anerkennung

Wu erhielt zahlreiche Auszeichnungen. 1975 wurde sie als erste Frau Präsidentin der American Physical Society; 1978 erhielt sie als erste Person überhaupt den Wolf-Preis für Physik.

Der Nobelpreis blieb aus. Lee und Yang haben Wus Beitrag stets betont, und in der Fachwelt trägt das Experiment bis heute ihren Namen. Ein Asteroid und ein Studienzentrum an der Columbia University sind nach ihr benannt.

Ihr Beispiel zeigt, was ein Experiment leisten kann: Eine Vermutung, die niemand ernst nahm, wurde in wenigen Monaten zur gesicherten Erkenntnis — weil jemand die Geduld und die Technik hatte, genau hinzusehen.

Quellen

C. S. Wu, E. Ambler, R. W. Hayward, D. D. Hoppes, R. P. Hudson: Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay, Physical Review 105, 1413 (1957).
T. D. Lee, C. N. Yang: Question of Parity Conservation in Weak Interactions, Physical Review 104, 254 (1956).