7B und der Doppelspalt-Effekt

Auch wenn sich Moleküle beugen, entsteht ein quantenmechanischer Effekt.

Ein interessanter Lehrausgang auf die Fakultät für Physik der UniWien (Prof. Peroutka, Prof. Streicher).

Im Arbeitsbereich von O.Univ.-Prof. Zeillinger tut sich so einiges...unter anderem der Nachweis, dass Materie auch Welleneigenschaften hat (Doppelspalt-Experiment mit Hybrid-Molekülen). Da wird Schrödingers Katze aktiv!

hier: Bilderbogen

 
Nicht nur Photonen zeigen die für Wellen typischen und durch Beugung hervorgerufenen Interferenzmuster, wenn sie auf einen Doppelspalt oder ein Gitter treffen, sondern auch Materiewellen.
Der französische Physiker de Broglie vermutete dies bereits 1924 in seiner Dissertation und zündete damit einen zusätzlichen Antrieb für die Trägerrakete der modernen Physik.
Materieteilchen werden dabei als Materiewellen über ein Beugungsgitter auf ein Target gelenkt. Die Materieteilchen landen in Form eines Interferenzmusters auf dem Target und können mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskopes sichtbar gemacht werden.
Den Weg, den das jeweilige Teilchen durch die Beugung nimmt ist nicht bestimmbar – nur Wahrscheinlichkeiten für den Aufenthaltsort der Teilchen können angegeben werden. Eine direkte Beobachtung des Weges eines einzelnen Materieteilchens beinflusst den Ausgang des Experiments.

Die ersten Teilchen mit denen man diesen Effekt im Experiment beweisen konnte waren Elektronen (Jönsson 1961). Später (1974) konnte ein Team des Atominstituts der Österreichischen Universitäten diesen Effekt erstmals auch mit Neutronen zeigen, die eine etwa 2000-fache Masse eines Elektrons haben.

 

Dr. Arndt, Prof. für Quantennanophysik an der Fakultät für Physik der Universität Wien, und seinem Team gelang erstmals, mit fußballförmigen Kohlenstoffmolekülen – den Fullerenen C60 – diesen Quanteneffekt zu zeigen.

 
Die Devise der Forschungsgruppe – obwohl sie sich mit der Welt des ganz Kleinen beschäftigen – ist: je größer, desto besser!

 

2007 gelang ihnen erstmals dieser Effekt mit drei mal vier Nanometer großen Molekülen den Fluorfulleren (Fluorierte Fullerene, C60F48). Diese haben immerhin die ungefähr 3000-fache Masse eines Neutrons. Das war ein absoluter Weltrekord – den bis dato niemand verbessert hat! Die Weiterentwicklung geht in die Richtung noch größerer Makromoleküle, wie z.B. Proteine oder noch viel größerer Objekte wie beispielsweise Viren.
Wo ist die wirkliche Grenze zwischen der Quantenphysik und der Alltagswelt – oder gibt es diese Grenze wirklich?
 
 
 
Bericht: Prof. Graninger-Pohle, Peroutka