Quantentanz der Atome erstmals beobachtet

Der Quantentanz der Atome wurde zum ersten Mal beobachtet: Es handelt sich um Aufnahmen , die die Wechselwirkungen von Teilchen zeigen, die durch einen hochintensiven , ultrakurzen Röntgenlaser „ eingefroren“ wurden. Diese Aufnahmen wurden von Till Jahnke von der Goethe-Universität Frankfurt koordiniert und in der Zeitschrift Science veröffentlicht .

Die Quantenwelt gehorcht ganz anderen Regeln als wir sie gewohnt sind. Eine davon verhindert, dass wir gleichzeitig die Position und die Geschwindigkeit eines Teilchens kennen. Genau das sagt die Heisenbergsche Unschärferelation voraus: Es ist wie ein Paar, das tanzt, ohne gleichzeitig zu sehen, wo der Partner ist und wie er sich bewegt . Man muss sich immer auf einen Aspekt konzentrieren.

Bei Molekülen hat dieses seltsame Verhalten noch eine weitere Konsequenz : Selbst wenn ein Molekül am absoluten Nullpunkt vollständig eingefroren wäre, würde es nie wirklich zum Stillstand kommen . Die Atome, aus denen es besteht , führen einen stillen, konstanten und unendlichen Tanz auf, angetrieben von der sogenannten Nullpunktenergie .

Lange Zeit galten Nullpunktbewegungen als nicht direkt messbar . Nun ist es einer neuen Forschung erstmals gelungen, den „ Tanz der Atome “ in einem Molekül sichtbar zu machen , indem sie mit einem Scheinwerfer – dem weltgrößten Röntgenlaser , dem European XFEL in Hamburg – auf die Atome gerichtet wurden. „Das Spannende an unserer Arbeit“, so Jahnke, „ist, dass wir sehen konnten, dass die Atome nicht nur einzeln , sondern paarweise schwingen und dabei festen Mustern folgen.“

Das Ergebnis eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung von Quantenphänomenen und ermöglicht die Analyse komplexerer Moleküle sowie die Untersuchung des Elektronentanzes . „Mit unserer Apparatur“, so Jahnke, „können wir nach und nach wahre Kurzfilme molekularer Prozesse erstellen, was bisher undenkbar war.“