Jupiters „Trojaner“ im Atom-Format - x
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4New Technologies Jupiters „Trojaner“ im Atom-Format Berechnungen der TU Wien erfolgreich im Experiment umgesetzt: Ähnlich wie der Planet Jupiter Asteroiden auf stabilen Bahnen hält, lassen sich Elektronen in Kalium-Atomen durch elektromagnetische Felder stabilisieren. Milliarden Jahre können Planeten und Asteroiden regelmäßig rund um die Sonne kreisen. Auch Elektronen, die sich rund um einen Atomkern bewegen, stellt man sich gerne wie Planeten im Mini-Format vor. In Wirklichkeit verhalten sich Atome aufgrund quantenphysikalischer Effekte aber doch ganz anders als Planetensysteme. Nun ist es einem US-amerikanischösterreichischen Forschungsteam gelungen, Elektronen in Atomen lange Zeit stabil auf planetenartigen Bahnen kreisen zu lassen. Den entscheidenden Trick dafür hat man sich vom Jupiter abgeschaut: Er stabilisiert die Bahnen von Asteroiden – den sogenannten „Trojanern“ – und auf ganz ähnliche Weise konnten nun Elektronen-Bahnen rund um den Atomkern durch ein elektromagnetisches Feld stabilisiert werden. Die Forschungsergebnisse wurden nun im Fachjournal „Physical Review Letters“ publiziert. Riesen-Atome Es sind die wohl größten Atome der Erde: „Einen Hundertstel Millimeter beträgt der Durchmesser der Elektronenbahnen – für atomare Verhältnisse eine gewaltige Distanz“, erklärt Shuhei Yoshida. Die Atome sind damit größer als rote Blutkörperchen. Yoshida führte am Institut für Theoretische Physik der TU Wien die Berechnungen durch, an der Rice University in Houston (Texas) wurden die Ideen experimentell umgesetzt. Ein Elektron ist kein Planet Die Vorstellung, dass Atome und Planetensysteme einiges gemeinsam haben, ist nicht neu: Schon das erste Atommodell von Niels Bohr ging von Elektronen aus, die sich auf festen Bahnen rund um einen Atomkern bewegen. Dieses Bild gilt aber längst als veraltet. Quantenmechanisch wird das Elektron Quanten-Welle oder als „Wahrscheinlichkeitswolke“ beschrieben, die den Atomkern umgibt. Ein Elektron im niedrigsten Energiezustand befindet sich gleichzeitig in allen möglichen Richtungen rund um den Kern – von einem genauen Aufenthaltsort oder einer echten Umlaufbahn kann hier keine Rede sein. Erst Links: Die Sonne, die inneren Planeten, der Asteroidengürtel und Jupiter. Auf der Jupiterbahn sind klar zwei Häufungen von Asteroiden zu erkennen (grün) – die "Trojaner" und "Griechen". Ähnlich wie die Asteroiden durch die Gravitation des Jupiter zusammengehalten werden, stabilisiert ein elektromagnetisches Feld (unten) das Elektron (rechts oben). 56 WANTED 2/Juni 2012
