Deutsche Physiker entwickeln Speicherring für Moleküle

Berlin - In gigantischen, mehrere Kilometer großen Ringbeschleunigern lassen Physiker Elektronen und Protonen aufeinanderprallen, um dem Aufbau und den Kräften der innersten Materie auf die Spur zu kommen. Das gleiche Prinzip nutzen nun deutsche Forscher erstmals für ganze Moleküle. Wie sie in der Zeitschrift "Nature Physics" berichten, konnten sie ungeladene Ammoniakmoleküle millionenfach in einem kleinen Ringbeschleuniger, einem so genannten Synchrotron, quasi speichern. Dieses neue Instrument soll bisher unerreichbare Einblicke in das Verhalten von Molekülen ermöglichen.

"Hier demonstrieren wir ein Synchrotron für neutrale, polare Moleküle", schreiben Cynthia Heiner und ihre Kollegen vom Fritz-Haber-Institut in Berlin. Der Speicherring besteht dabei aus zwei Halbringen, in die Ammoniakmoleküle mit schwerem Wasserstoff eingespeist werden können. Durch komplexe Magnetfelder werden sie auf der Kreisbahn der nahezu luftleeren, knapp einen Meter langen Kreisbahn gehalten. An zwei Stellen wirken elektrische Felder auf die Moleküle, so dass sie abgebremst oder beschleunigt werden können.

Die Moleküle erreichen eine Geschwindigkeit von knapp 90 Meter pro Sekunde. Nach mehreren Umläufen lassen sie sich zu etwa drei Millimeter kleinen Paketen bündeln, von denen jedes rund eine Million Moleküle enthalten. Im Unterschied zu klassischen Fallen für Moleküle, können die Berliner Physiker gezielt Zusammenstöße dieser neutralen Teilchen provozieren. Von solchen Kollisionen versprechen sie sich einen genaueren Einblick in den Aufbau und das Verhalten der Moleküle.