Innsbruck- Physiker um den frisch gebackenen "Wissenschafter des Jahres" Rudolf Grimm vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) melden in der jüngsten Ausgabe der renommierten Wissenschaftszeitschrift Physical Review Letters kontrollierte Austauschreaktionen zwischen Atomen und Molekülen in ultrakalten Quantengasen.

"Wenn sich in chemischen Reaktionen Moleküle bilden oder umgekehrt molekulare Bindungen gelöst werden, ist dies normalerweise durch komplexe Prozesse bestimmt, die sich einer direkten Beobachtung weitgehend entziehen", so die Wissenschafter. Durch die Abkühlung bis nahe an den absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad und das Einschließen in sogenannte Laser-Fallen machen die Innsbrucker Physiker die einzelnen Teilchen - Quanten - völlig kontrollierbar.

Für ihre Experimente setzten die Forscher Cäsiumatome ein. Durch die Ausnutzung der sogenannten Feshbach-Resonanz bildet ein Teil der Atome in der Falle paarweise Moleküle, sodass eine ultrakalte Teilchenwolke aus rund 4.000 Molekülen und 30.000 Atomen entstand. Durch Manipulationen mit Mikrowellen und Magnetfeldern konnten die Bindungsenergien so gesteuert werden, dass es zu Austauschreaktionen kam.

Chemische Reaktionen unter direkter Beobachtung

Die ursprünglichen Moleküle zerfielen dabei zu Atomen, es entstanden aber auch neue Moleküle. "Weil die Energie, die bei diesem exothermen Prozess frei wird, äußerst gering ist, verbleiben die Reaktionsprodukte in unserer Laserfalle. So konnten wir die chemische Reaktion erstmals direkt beobachten", erklärte Grimm. (red/APA)