Der Akkord des Moleküls
Max-Planck-Forscher haben erstmals die Frequenzen einer Molekülschwingung analysiert, wie Musiker die Töne eines Akkords. Ihre Ergebnisse sind sogar hörbar
Die Forscher haben die Schwingung eines Deuterium-Molekül-Ions in ihre Frequenzen zerlegt. Sie zeigten, welche Quantenzustände hierzu beitragen und wie Laserfelder die Schwingung beeinflussen. (a) Frequenzspektrum der Quantenzustände, aus denen sich die Molekülschwingung aufbaut. (b) Modellrechnung der freien Schwingung (ohne Laserfeld): Die farbigen Streifen entsprechen der charakteristischen Verteilung des Kernabstands in den jeweiligen Quantenzuständen. Die weiße Kurve (Potentialkurve) begrenzt hier die Schwingungsamplitude, die für das Molekül erlaubt ist. An den möglichen maximalen bzw. minimalen Kernabständen finden sich jeweils die höchsten Wahrscheinlichkeiten. Denn die gegeneinander schwingenden Atome verharren jeweils an ihrem Umkehrpunkt am längsten, und sind hier somit am wahrscheinlichsten anzutreffen. (c) Experimentelles Resultat: Die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Kerne ist hier zu größeren Abständen hin verschoben.
Max-Planck-Institut für Kernphysik
Eine Molekülschwingung und ein Musikakkord unterscheiden sich physikalisch betrachtet eigentlich kaum. Beide entstehen, wenn sich Schwingungen verschiedener Frequenzen überlagern. In der Musik sind das die Töne, aus denen sich der Akkord zusammensetzt. Bei Molekülen bezeichnet man diese Frequenzen auch als Quantenzustände. In Kooperation mit einer Theorie-Gruppe der Kansas State University haben die Forscher des Max-Planck-Instituts für Kernphysik jetzt zum ersten Mal die Quantenzustände eines winzigen Wasserstoffmoleküls genau bestimmt. Statt ihrem Gehör benötigten sie dazu ultrakurze Laserimpulse, die nur etwa ein Millionstel Teil einer Milliardstel Sekunde lang sind. Zur Veranschaulichung haben sie die Molekülschwingung auch hörbar gemacht. Mit ihren Ergebnissen sind sie der Möglichkeit, chemische Reaktionen mit Laserpulsen zu manipulieren, einen Schritt näher gekommen.
