In der zitierten Arbeit von 1916 unterscheidet Einstein zwei Formen der Emission von Licht durch Atome, die er als spontan und als stimuliert bezeichnet. Bei dem spontanen Geschehen befindet sich ein Atom in einem angeregten Zustand. Es gibt seine zusätzliche Energie durch einen Quantensprung in den Grundzustand frei, und zwar in Form von Licht. Soweit so gut und damals seit ein paar Jahren allgemein bekannt, ohne dass jemand sagen konnte, was ein Atom dazu bringt, den Lichtsprung auszuführen.
Wie Einstein den Laser erdachte
Einstein nahm den einst noch neuen Gedanken ernst, dass es sich um einen statistischen Vorgang handelt. Dem konnte er einen zweiten an die Seite stellen, nämlich die stimulierte Emission, die oben schon ihren Namen bekommen hat. Wenn ein angeregtes Atom, so hielt Einstein in seiner Theorie fest, mit genau der Lichtenergie ausgestattet wird, die es abzugeben hat, dann sorgt deren Eintreffen dafür, dass es zu einer Emission kommt, zu einer stimulierten Emission eben.
Aus einem anregenden Lichtteilchen sind zwei geworden, und es ist Einsteins Aufmerksamkeit nicht entgangen, dass dann, wenn genügend angeregte Atome anzutreffen waren, auch aus zwei Lichtteilchen vier, aus vier acht, aus acht sechzehn und immer so weiter immer mehr werden können, bis sich dabei ein veritabler Lichtstrahl gebildet hatte. Einstein sah vor seinem geistigen Auge, was heute “Licht-Verstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung” heißt. Jeder kennt es bei seinem englischen Namen. Dann heißt es “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” oder abgekürzt: Laser.
Auch Gelehrte brauchen Zeit, Physik zu verstehen
Wer sich in der Geschichte etwas auskennt, wird jetzt fragen, wieso eine theoretische Idee von 1916 erst 1960 ihre praktischen Früchte trug. Denn erst am 16. Mai 1960 gelang es dem amerikanischen Physiker Theodor Maiman einem Rubinkristall ein rotes Lichtbündel zu entlocken, der als erster Laserstrahl berühmt geworden ist.
Einsteins Idee der stimulierten Emission aus dem Jahre 1916 hat allein deshalb bis 1960 warten müssen, um als Laserlicht realisiert zu werden, weil auch Gelehrte Zeit brauchen, um schwierige Physik zu verstehen. Es dauerte, bis die damals neue Quantentheorie im Lehrbuch jedem Studenten zugänglich wurde. Überdies verzögerten die Weltkriege den Vorgang. Auch gab es ein echtes Problem mit Einsteins Idee, bei der angeregte Atome über die spontane Emission hinaus zur Lichtaussendung stimuliert werden können. Das Problem bestand darin, möglichst alle Atome aus ihrem Grundzustand in ihren angeregten Zustand zu bringen und dann dort auch festzuhalten, bis die Stimulation erfolgte. Wie das gehen könnte, ist erst Charles H. Townes um 1950 eingefallen, allerdings nur für ein System, das Mikrowellen aussendet.
