Kwantumdans van atomen voor het eerst waargenomen

Voor het eerst is de kwantumdans van atomen waargenomen: het zijn kaders waarin de interacties van deeltjes die zijn 'bevroren' door een zeer intensieve , ultrakorte röntgenlaser , in beeld zijn gebracht. Dit is mogelijk dankzij onderzoek gecoördineerd door Till Jahnke van de Goethe-Universität Frankfurt en gepubliceerd in het tijdschrift Science.

De kwantumwereld volgt heel andere regels dan we gewend zijn, en één daarvan verhindert dat we tegelijkertijd de positie en snelheid van een deeltje kennen. Dit is wat Heisenbergs onzekerheidsprincipe voorspelt: het is als dansen met z'n tweeën zonder tegelijkertijd te kunnen zien waar je partner is en hoe hij of zij beweegt . Je moet er altijd voor kiezen om je op slechts één aspect te concentreren.

Bij moleculen heeft dit vreemde gedrag nog een ander gevolg : zelfs als een molecuul volledig bevroren zou zijn op het absolute nulpunt, zou het nooit echt stoppen . De atomen waaruit het bestaat, voeren een stille, constante en oneindige dans uit, aangedreven door de zogenaamde nulpuntenergie .

Lange tijd werd gedacht dat nulpuntbewegingen onmogelijk direct te meten waren. Nu is nieuw onderzoek er voor het eerst in geslaagd om de " dans van atomen " in een molecuul te zien door er een schijnwerper op te richten – de grootste röntgenlaser ter wereld , de European XFEL in Hamburg. "Het spannende aan ons werk," zei Jahnke, "is dat we konden zien dat de atomen niet alleen individueel trillen , maar ook in paren , volgens vaste patronen ."

Het resultaat opent nieuwe mogelijkheden voor het onderzoeken van kwantumverschijnselen en kan worden gebruikt om complexere moleculen te analyseren en dieper in te gaan op de details die nodig zijn om de dans van elektronen te zien. "Met ons apparaat", voegde Jahnke eraan toe, "kunnen we geleidelijk echte korte films van moleculaire processen maken, iets wat voorheen ondenkbaar was."