Anorganische Fußbälle werfen philosophische Fragen auf

News: Anorganische Fußbälle werfen philosophische Fragen auf

Fullerene - fußballartige Riesenmoleküle, die allein aus Kohlenstoff bestehen, sorgen immer wieder für neue Überraschungen. Jetzt konnte ein Forscherteam sogar Wellenphänomene bei den Molekülen nachweisen. Sie sind die bisher massereichsten und komplexesten Teilchen, die jemals in diesen Zusammenhang untersucht wurden. Damit stellt sich nach Auskunft der Wissenschaftler die Frage nach der Grenze zwischen Quanten- und Alltagswelt neu.

Gut untersucht und Lehrbuchbeispiele für die Teilchen-Wellen-Dualität sind die masselosen Photonen. Sie zeigen – je nach Experiment – einmal Teilchen- und einmal Wellencharakter. Bisher galt, daß diese Dualität nur im kleinsten Maßstab – etwa im Fall von Elektronen, Neutronen oder kleinen Atomen – von Bedeutung ist, im alltäglichen Leben aber praktisch keine Rolle spielt.

Buckyballs oder Fullerene sind relativ große, fußballförmige Moleküle, die aus 60 Kohlenstoff-Atomen bestehen, die in fünf- und sechseckigen Flächenmustern miteinander verbunden sind. Sie entstehen bei der Verdampfung von Kohlenstoff in einem inerten Gas. Dem Team um Anton Zeilinger an der Technischen Universität Wien gelang es, die quantenmechanische Beugung dieser Moleküle zu zeigen, das heißt, sie als Wellen und zugleich als Teilchen "agieren" zu lassen (Nature vom 14. Oktober 1999).

Dabei wurde ein sehr fein gebündelter Strahl von heißen Fullerenen auf ein Siliciumgitter gerichtet und das Beugungsbild dahinter mittels eines intensiven Laserstrahls abgetastet. Die damit beobachtete räumliche Verteilung der Teilchen hinter dem Gitter ließe sich nach Aussage der Forscher nur damit erklären, wenn man annimmt, daß es sich bei jedem C60-Molekül um eine ausgedehnte Welle handelt, die mindestens durch zwei Spalten des Gitters zugleich geht. Bei der Messung dahinter fanden die Wissenschafter jedoch immer nur einzelne, gut lokalisierbare Teilchen.

Diese Tatsache deutet auf eine Welle-Teilchen-Dualität im Verhalten der Fullerene hin, die "in krassem Widerspruch zu der Erfahrung der Alltagswelt", stehe, erklären die Physiker. Somit stelle sich die Frage, wo die Grenze zwischen Alltags- und Quantenwelt verlaufe. Ziel der experimentellen Arbeiten der Wiener Forschergruppe um Zeilinger ist es, diesen Übergang quantitativ erfaßbar zu machen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 15.7.1999
"Fußbälle aus Kohlenstoff"
Spektrum Ticker vom 22.9.1999
"Stickstoff am laufenden Band"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 26.6.1998
"Klein, aber oho"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 11/96, Seite 18
"Nobelpreis für Chemie – Kohlenstoff in Fußballform"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)