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Heidelberger Max-Planck-Wissenschaftler filmen und beeinflussen das Zerbrechen von Wasserstoffmolekülen
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Die gemessene kinetische Energieverteilung der Protonen, aufgetragen gegenüber der Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Laserpuls.
Bild: Max-Planck-Institut für Kernphysik / T. Ergler
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Wie zerbricht ein Wasserstoffmolekül in intensivem Laserlicht? Forschern des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg ist es jetzt gelungen, verschiedene Quantenwege, die zum Zerplatzen eines Wasserstoffmoleküls führen, auf einer bisher nicht zugänglichen kurzen Zeitskala zu visualisieren. Durch die Form der Laserpulse gelang es ihnen außerdem, die Moleküle auf bestimmte Quantenpfade zu zwingen - erste Schritte auf dem Weg zur gezielten Manipulation chemischer Reaktionen komplexer Moleküle.
Während in der klassischen Physik Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens exakt bekannt sind, sind in der Welt der Quanten nur Wahrscheinlichkeitsaussagen möglich. Ein bestimmter Aufenthaltsort oder der Weg von Elektronen oder Atombausteinen ist nur mit einer gewissen Gewissheit festgelegt. Seit der Entwicklung der Quantenmechanik ist es ein alter Traum, die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten direkt zu messen und ihre zeitliche Entwicklung zu verfolgen. Das Ziel ist, die Dynamik quantenmechanischer Systeme direkt sichtbar zu machen - zum Beispiel bei chemischen Reaktionen, die nichts anderes als quantendynamische Prozesse sind. Dahinter steckt die Hoffnung und Vision der Wissenschaftler, beispielsweise das Entstehen spezifischer chemischer Bindungen zu manipulieren und zu kontrollieren. Bei einer solchen Manipulation wird aus einer Vielzahl quantenmechanischer Wege, die zu einem bestimmten Ziel - dem gewünschten chemischen Bindungszustand - führen, ein bestimmter ausgewählt.
Das ist Forschern des Max-Planck-Institutes für Kernphysik in Heidelberg nun bei einer der einfachsten chemischen Reaktionen gelungen: der "Dissoziation" von Wasserstoffmolekülen in intensiven Laserfeldern.
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