Elektronenwellen in einer winzigen Limonadenflasche gefilmt

Video4. Juli 2013, 22:10
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Deutsche Physiker halten Bewegung fest, die gerade einmal 130 Millionstel einer Milliardstel Sekunde dauert

Nach 130 Millionstel einer Milliardstel Sekunde ist das Spektakel auch schon wieder vorüber, doch glücklicherweise haben die Wissenschafter an der Universität Duisburg-Essen (UDE) eine gute Kamera. Dank außerordentlich kurzer "Verschlusszeiten" ist es zwei Experten für Ultrakurzzeitphysik gelungen, Elektronenwellen auf ihrem Weg durch eine winzige Silberflasche gleichsam auf Film zu bannen. Für das wenige Sekunden lange Video wurde die Bewegung der Elektronenwellen zehntausend Billionen Mal verlangsamt.

Die Untersuchung von Elektronenwellen ist ein spannendes Forschungsthema, dieser Bereich vereint in sich die besten Eigenschaften der Mikro- und Optoelektronik, ohne deren typischen Beschränkungen zu unterliegen. Elektronenwellen bilden eine vielversprechende Grundlage künftige Datenübertragungen in schnelleren Computern und in Telekommunikationsanwendungen.

Impulsgeber des Experiments von Frank Meyer zu Heringdorf und Philip Kahl waren Wissenschafter am Massachusetts Institute of Technology (MIT), die einen Laserpuls durch eine Limonadenflasche geschickt hatten. Eine erstaunliche Leistung, führt man sich einmal die Größen- und Geschwindigkeitsverhältnisse vor Augen: Ein Lichtpuls fliegt mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 300.000 Kilometern pro Sekunde. Er überbrückt also in einer Sekunde knapp die Distanz zwischen Erde und Mond. Die Limonadenflasche ist dagegen nur rund 30 cm lang, sodass der Laserpuls sie in nur einer Nanosekunde durchfliegt. Um den Flug des Laserpulses zu verfolgen, musste die Belichtungszeit der Kamera des MIT daher deutlich kürzer als eine Nanosekunde sein.

Winzige Limo-Flasche

Die Duisburger Forscher haben das Experiment nun gleichsam in die Nanowelt übertragen und ein ähnliches Experiment mit ihren Elektronenwellen durchgeführt. Ihre "Limonadenflasche" besteht allerdings aus Silber und ist deutlich kleiner: Schnitte man ein Haar quer durch, so fände die Flasche bequem auf der Querschnittsfläche Platz. Entsprechend fasst die Flasche auch nur ein Volumen von knapp 20 Femtolitern. Die Zeit, in der die Elektronenwellen über die Flasche laufen, ist dafür noch etwa zehntausend Mal kürzer als in dem Experiment vom MIT. Doch dafür sind die Experten für Ultrakurzzeitphysik bestens ausgerüstet. Das Ergebnis ist ein einzigartiger Film aus einer winzigen Welt. (red, derStandard.at, 04.07.2013)

  • Links: Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der winzigen Silberflasche. Die Elektronendichtewellen wurden gleichzeitig am oberen und unteren Ende der Flasche gestartet (Mitte). Nach 50 Femtosekunden treffen die beiden Wellen in der Mitte der Flasche aufeinander (rechts).
    foto: ude

    Links: Eine elektronenmikroskopische Aufnahme der winzigen Silberflasche. Die Elektronendichtewellen wurden gleichzeitig am oberen und unteren Ende der Flasche gestartet (Mitte). Nach 50 Femtosekunden treffen die beiden Wellen in der Mitte der Flasche aufeinander (rechts).

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