Protonen in Wassermolekülen können tunneln und sich an mehreren Orten zugleich aufhalten. Das haben Forscher um Alexander Kolesnikov vom Oak Ridge National Laboratory (USA) experimentell an Beryllkristallen nachgewiesen.

Der Tunneleffekt erlaubt es Quantenobjekten, Potenzialbarrieren zu überwinden, auch wenn ihre Energie dafür eigentlich nicht ausreicht. Denn solche Objekte besitzen gleichzeitig Teilchen- und Welleneigenschaften und weisen dadurch eine gewisse Unschärfe in ihren physikalischen Merkmalen auf. Elektronen beispielsweise lassen sich nicht exakt lokalisieren, sondern sind über den Raum "verschmiert" – Physiker sprechen von Delokalisation. Befinden sie sich nahe einer Energiebarriere, besteht deshalb eine gewisse Chance, sie auf der anderen Seite des Hindernisses zu finden. Einer ähnlichen Delokalisation unterliegen auch Protonen in Beryllkristallen.

Beryll, bekannt vor allem in seinen Varietäten Aquamarin oder Smaragd, besitzt eine hexagonale Kristallstruktur mit Sechsereinfachringen. Hohlräume darin bieten gerade genug Platz für ein Wassermolekül. Frühere Experimente hatten gezeigt, dass das in Beryll eingeschlossenes Wasser spezielle spektroskopische Eigenschaften aufweist. Als Ursache dafür vermutete man eine ungewöhnliche Konfiguration der Moleküle in den engen Hohlräumen. Um dies zu überprüfen, führten Kolesnikov und sein Team Neutronenstreuexperimente an wasserhaltigen Beryllkristallen durch. Dabei zeigte sich, dass die Wasserstoffatome der eingeschlossenen H₂O-Moleküle über sechs verschiedene Konfigurationen verschmiert, also delokalisiert sind.