Jupiters „Trojaner“ im Atom-Format - x

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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).
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WANTED 2/Juni 2012
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