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'Elektronisches Schwarzes Loch'

Superlaser saugt Moleküle leer

Mit extrem intensiver Röntgenstrahlung schießen Fachleute Löcher in Moleküle, die auf Elektronen einen unwiderstehlichen Sog ausüben.
künstlerische Darstellung eines mit einem Röntgenlaser angeregten "Moleküls" als "Schwarzes Loch".

Beim Beschuss einzelner Moleküle mit einem extrem intensiven Röntgenlaser ist eine Arbeitsgruppe um Sang-Kil Son vom Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg auf einen unerwarteten Effekt gestoßen. Wie die internationale Kollaboration jetzt in "Nature" berichtet, entreißt der Röntgenblitz des Lasers einem Jodatom in dem Molekül Methyljodid zuerst reichlich Elektronen. Bemerkenswert ist, was danach passiert: Das nun extrem stark geladene Atom verhält sich in gewisser Weise wie ein Schwarzes Loch. Es saugt Elektronen aus dem Rest des Moleküls an, die in die frei gewordenen Energieniveaus hineinfallen. Dabei wird ein beträchtlicher Teil von ihnen ebenfalls aus dem Molekül herauskatapultiert – wie Materie im Jet eines Schwarzen Lochs.

Damit verhielt sich das Molekül in dem Versuch grundlegend anders, als man es anhand früherer Versuche erwartet hat. Wenn man Moleküle mit Röntgenlicht geringerer Intensität bestrahlt, verlieren sie meist nur die Ladung, die auch ein einzelnes Atom bei Laserbeschuss verlieren würde. Der Jet-Effekt dagegen führte nach Angaben der Arbeitsgruppe um Son dazu, dass das Jodatom insgesamt mindestens 54 Elektronen abgab, eins mehr, als es normalerweise besitzt. Die Kraft, die das so extrem ionisierte Atom in dem Moment auf die benachbarten Elektronen ausübte, sei größer gewesen als die Gravitationskraft am Horizont eines Schwarzen Lochs. Nach 30 Femtosekunden ist die Show allerdings schon wieder vorbei, und das Molekül fliegt auseinander. Damit das Phänomen auftritt, muss der Laser extrem intensiv und energiereich sein – hochgerechnet 100 Billiarden Kilowatt pro Quadratzentimeter. Eine praktische Anwendung für den Effekt gibt es nicht, im Gegenteil: Sinn der Forschung ist, biologische Strukturen mit Röntgenlasern zu durchleuchten, ohne sie zu beschädigen.

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