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Springers Einwürfe: Wie tanzen die Quanten?

Noch vor 100 Jahren hielten manche Physiker das Atom für eine fragwürdige Hypothese: "Ham’s eins g’sehn?", höhnte seinerzeit Ernst Mach. Dem Positivisten galten Atome als "denkökonomische" Konstrukte, die nur dazu taugten, dass die – von Physikern ohnedies etwas scheel angesehenen – Chemiker Ordnung in ihre Verbindungen bringen konnten.

Das scheint Äonen her zu sein. Das Rastertunnelmikroskop zeigt uns heute Festkörperoberflächen als körnige Struktur aus einzelnen Atomen. Genauer gesagt, es tastet deren Elektronenhüllen ab. Die Unschärfe der Elektronenwolken ist kein Mangel der Methode, sondern Folge der quantenmechanischen Unbestimmtheit. Die Wellenfunktion, welche die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Hüllenelektrons angibt, gilt als "verschmiert". Das Elektron ist nun einmal kein klassisches Teilchen mit exakt definiertem Ort, sondern präsentiert sich je nach Versuchsaufbau als Schale um einen Atomkern oder als Kondensspur in der Nebelkammer. Elektronenhüllen verändern sich, wenn Atome Verbindungen eingehen – oder wenn man ein Atom durch Raub eines Elektrons ionisiert.

Solche Vorgänge finden in der Größenordnung von Attosekunden statt; das sind trillionstel Sekunden. Wieder könnte ein Ernst Mach spotten: Solche unvorstellbar schnellen Prozesse wird nie ein Mensch beobachten, also sind sie praktisch irreal.

Doch das Labor für Attosekundenphysik unter Ferenc Krausz am Max-Plack-Institut für Quantenoptik in Garching gibt ...

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