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Atom-Karneval

Quanten-Verkleidung mit Laserhilfe

Atomare Mimikry: Ein Laserpuls lässt ein Element wie ein völlig anderes aussehen. Zumindest für kurze Zeit.
Atommodell

Jedes Element hat einen eigenen "Fingerabdruck" – sein charakteristisches Spektrum von absorbierten und ausgesendeten Wellenlängen. Doch dieses Merkmal ist nicht fälschungssicher, wie sich jetzt herausstellte. Forscher um Andre G. Campos von der Princeton University haben einen Weg gefunden, mit Hilfe eines Laserpulses ein Atom als ein anderes auszugeben. Dazu verzerren sie die Elektronenwolke eines Atoms mit einem speziell geformten Laserpuls so stark, dass das Atom nicht mehr sein eigenes Spektrum hat, sondern das eines anderen Elements imitiert. So könne zum Beispiel ein Wasserstoffatom die Verkleidung eines Argonatoms anlegen, schreiben die Forscher.

Campos und seine Kollegen maßen das so genannte induzierte Dipolspektrum eines Wasserstoffatoms, das anzeigt, wie sich die Elektronen in einem elektrischen Feld verhalten. Allerdings kann ein geeigneter Laserpuls die Elektronen dazu zwingen, sich anders zu verhalten – und die Forscher berechneten, wie ein Laserpuls geformt sein muss, um Wasserstoff für eine kurze Zeit wie Argon erscheinen zu lassen. Tatsächlich gelang die Atom-Verkleidung im Experiment: Prinzipiell gehe das sogar mit jedem vergleichbaren dynamischen System, schreiben Campos und sein Team. Auf diese Weise könne man womöglich neue Materialien mit spezifischen optischen Eigenschaften designen oder umgekehrt zwei extrem ähnliche Moleküle besser unterscheidbar machen. Zusätzlich zeigt das Ergebnis, dass das Spektrum eines Objekts nicht unabhängig von der Umgebung ist: So ist es zum Beispiel denkbar, dass astronomische Beobachtungen durch diesen Effekt verfälscht werden können.

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