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pte20220801015 Technologie/Digitalisierung, Forschung/Entwicklung

Atome gemeinsam per Laserstrahl polarisiert

Effekt laut Forschern aus Wien und Innsbruck nützlich für Manipulation extrem kalter Teilchen


Atome werden durch das Licht polarisiert und ziehen einander an (Bild: tuwien.at, Harald Ritsch)
Atome werden durch das Licht polarisiert und ziehen einander an (Bild: tuwien.at, Harald Ritsch)

Wien/Innsbruck (pte015/01.08.2022/10:30) -

Mit einem Laserstrahl haben Forscher der Technischen Universität Wien (TU Wien) http://tuwien.at und Kollegen der Universität Innsbruck http://uibk.ac.at Atome polarisiert, sodass sie auf einer Seite positiv, auf der anderen Seite negativ geladen sind. Dadurch ziehen sie einander an und bilden einen ganz speziellen Bindungszustand - viel schwächer als die Bindung zwischen zwei Atomen in einem gewöhnlichen Molekül, aber dennoch messbar. Details sind in "Physical Review X" nachzulesen.

Für die Weltraumforschung

Nützlich ist diese Wechselwirkung für die Manipulation extrem kalter Atome, auch für die Bildung von Molekülen im Weltraum könnte der Effekt eine Rolle spielen, so die Experten. In einem elektrisch neutralen Atom wird ein positiv geladener Atomkern von negativ geladenen Elektronen umgeben, die sich wolkenartig in der Nähe des Atomkerns befinden.

"Wenn man nun ein äußeres elektrisches Feld einschaltet, dann verschiebt sich diese Ladungsverteilung ein bisschen. Die positive Ladung wird geringfügig in die eine Richtung, die negative Ladung geringfügig in die andere Richtung verschoben, das Atom hat plötzlich eine positive und eine negative Seite, es ist polarisiert", erklärt TU-Wien-Forscher Philipp Haslinger.

Bessere Kontrolle von Atomen

Licht ist nichts anderes als ein elektromagnetisches Feld, das sich sehr rasch ändert, deshalb kann man auch mit Laserlicht diesen Polarisations-Effekt hervorrufen. Wenn sich mehrere Atome nebeneinander befinden, polarisiert sie das Laserlicht alle genau auf dieselbe Weise – links positiv und rechts negativ, oder umgekehrt. In beiden Fällen wenden zwei benachbarte Atome einander unterschiedliche Ladungen zu, eine Anziehungskraft entsteht.

TU-Wien-Forscher Jörg Schmiedmayer: "Uns ist es erstmals gelungen, mehrere Atome auf kontrollierte Weise gemeinsam so zu polarisieren, dass dadurch eine messbare Anziehungskraft zwischen ihnen entsteht." Diese Anziehungskraft sei nützlich, um ultrakalte Atome noch besser zu kontrollieren als bisher. Aber auch für die Astrophysik könnte sie wichtig sein.

"In den Weiten des Weltraums können kleine Kräfte eine große Rolle spielen. Hier konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass elektromagnetische Strahlung eine Kraft zwischen Atomen erzeugen kann, das kann vielleicht helfen, neues Licht auf bisher noch nicht erklärbare astrophysikalische Szenarien zu werfen", erklaärt Haslinger.

(Ende)
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