Elektronenbahnen eines Kalium-Atoms auf einen Millimeter ausgedehnt

Kalium-Atom mit Millimeter-Radius

Houston (USA)/Wien (Österreich) - Elektronen umkreisen Atomkerne ähnlich wie Planeten die Sonne. Diese Bahnen ballen sich in einem sehr engen Raum von höchsten einem viertel millionstel Millimeter (Nanometern). Aber mit Lasern lassen sich Atome um ein Vielfaches vergrößern. Physiker von der Rice University in Houston und Technischen Universität Wien erzeugten ein Kalium-Atom, das fast die Ausmaße eines Stecknadelkopfs erreichte. Wie sie in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters" berichten, könnte diese Entdeckung Auswirkungen auf die Erforschung von Quantenprozessen und die Entwicklung von Quantencomputern haben.

"Dieses System ist groß genug, damit die Quanteneffekte auf der atomaren Skala in klassisch mechanische Bereiche wie im Atommodell von Niels Bohr übergehen", sagt Barry Dunning vom Rice-Department of Physics and Astronomy. Um dieses Atom im Millimetermaßstab zu bilden, isolierte Dunning mit seinen Kollegen ein einzelnes Kalium-Atom, das normalerweise einen Atomradius von 0,227 Nanometern hat. Mit genau abgestimmten, kurzen Laserpulsen regten die Physiker die Elektronen des Atoms an. Darauf umkreisten die winzigen, negativ geladenen Teilchen den Atomkern in millionenfach größeren Abständen von etwa einem Millimeter.

Gelten bei normalen Atomen die Gesetze der Quantenmechanik, kann das neue so genannte "Bohr-Atom" näherungsweise mit den einfacheren Regeln der klassischen Mechanik beschrieben werden. Auf dieser Grundlage hoffen die Wissenschaftler, den Übergang von der Quantenmechanik zur klassischen Mechanik besser ausloten zu können. Sie wollen auch nicht ausschließen, dass diese angeregten Riesen-Atome in Zukunft für eine schnellere Datenverarbeitung genutzt werden könnten.