Mit unvorstellbar kurzen Pulsen von Röntgenlasern rücken Wissenschaftler dem Innenleben von Atomen zu Leibe. Einem europäischen Forscherteam ist es gelungen, einen Übergang in einem Atom mit einer Genauigkeit im Bereich von Attosekunden (eine Attosekunde = eine Milliardstel Milliardstel Sekunde) zu messen. Das berichten Ferenc Krausz und seine Kollegen von der Technischen Universität Wien und der Universität Bielefeld im Fachblatt Nature (Bd. 419, S. 789 u. 803).
Bislang war es unmöglich, Übergangszeiten von Elektronen in der innersten Schale eines Atoms direkt zu messen, weil sich die Elektronen unmittelbar nach einer Störung umordnen. Die etwas langsameren Bewegungen von Atomen in Molekülen lassen sich schon seit einiger Zeit beobachten, dank so genannter Femtosekunden-Laser. Das sind Laser, die Lichtpulse mit einer Dauer von wenigen Femtosekunden (Millionstel Milliardstel Sekunden) aussenden. Ähnlich wie ein Fotoapparat, der um so schnellere Bewegungen auf einen Film bannen kann, je kürzer die Verschlusszeit ist, eröffnen die ultraschnellen Laserpulse den Blick ins Innere von Atomen.
Da optische Laser jedoch nicht über Femtosekunden hinauskommen, benutzten die Wiener und Bielefelder Forscher einen Röntgenlaser der noch tausendmal kürzere Lichtpulse erzeugen kann. Damit stießen sie Elektronen aus der innersten Schale von Krypton-Atomen. Binnen kürzester Zeit fiel ein anderes Elektron aus den äußeren Schalen an die frei gewordene Stelle.
Die dabei erzeugte Energie wurde an ein anderes Elektron abgegeben, das so genannte Auger-Elektron, das daraufhin das Atom verließ. Dieses Auger-Elektron konnten die Forscher mit Hilfe des Pulses eines synchronisierten Femtosekundenlasers aufspüren. Ihr Ergebnis: Die Lebenszeit des Loches in der innersten Krypton-Schale beträgt 7,9 Femtosekunden.
Dieses Ergebnis lässt sich zwar ebenfalls aus indirekten Messungen bestimmen, doch die Forscher eröffnen mit ihren Experimenten einen neuen Bereich der Physik, in dem Messungen von unvorstellbar kurzen Ereignissen möglich werden.
Ute Kehse
