Elektronen umkreisen den Atomkern auf Orbitalbahnen, die den klaren Gesetzen der Quantenmechanik entsprechen. Doch ein bisher unerklärliches Phänomen, dass die Physiker vor rund zehn Jahren in einige Verwirrung stürzte, lässt auch klassische Flugbahnen wie die der Planeten um die Sonne ebenfalls möglich werden. Dieses unerwartete Wiederaufleben Newton’scher Mechanik wurde nun von einem Forscherteam am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching gelöst.
Unter speziellen Bedingungen wurden Anfang der 1990er Jahre Atome beobachtet, die weit mehr Energie in Form von Lichtteilchen – den Photonen ? aufnehmen konnten, als das quantenmechanische Orbitalmodell zuließ. Ebenso wurden von diesen angeregten Atomen wiederum Photonen mit höherer Energie als eigentlich erlaubt ausgesendet. Alle rein quantenmechanischen Erklärungsversuche schlugen fehl. Nur der fast unglaubwürdige Ansatz vom Nobelpreisträger Richard Feynman, dass auch Elektronen auf Bahnen laufen können, die den Planetenbahnen nach Newton’scher Mechanik entsprechen, konnte dieses Phänomen erklären.
Dabei wird der Aufenthaltsort und der Zustand der Elektronen nicht als Welle mit einer gewissen Wahrscheinlichkeitsverteilung beschrieben, sondern wie ein festes Teilchen, dass den zentralen Atomkern umkreist oder sogar auf diesen fallen kann und mit hoher Energie reflektiert wird. Die deutschen Forscher belegten diesen theoretischen Ansatz nun mit einem Experiment an Xenon-Atomen, die durch einen Titan-Saphir-Femtosekunden-Laser angeregt wurden. Dabei entdeckten die Forscher einzelne Elektronen, die mit großer Genauigkeit den Vorhersagen von Feynman entsprachen. Nun hoffen einige Wissenschaftler auf dieser Grundlage, extrem leistungsfähige Laser, die im ultravioletten Bereich strahlen, entwickeln zu können.
Jan Oliver Löfken
